DE69007162T2 - Motorized power steering device. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine motorgetriebene Servolenkvorrichtung, die die für den Lenkvorgang erforderliche Energie durch Aufbringen der Drehkraft des Motors verstärkt, und insbesondere eine auf die Fahrzeuggeschwindigkeit reagierende Servolenkvorrichtung.The present invention relates to a motor-driven power steering apparatus which amplifies the energy required for the steering operation by applying the rotational force of the motor, and more particularly to a vehicle speed responsive power steering apparatus.

Aus US-A-4 708 220 ist eine herkömmliche motorgetriebene Servolenkvorrichtung bekannt, die einen Lenkungsunterstützungsmotor auf der Basis der Ermittlung des auf das Lenkrad aufgebrachten Lenkdrehmoments antreibt und der die für das Lenken des Fahrzeugs erforderliche Energie um die Drehkraft des Motors verstärkt, so daß der Fahrer das Lenkdrehmoment als angenehm empfindet.From US-A-4 708 220 a conventional motor-driven power steering device is known which drives a steering assist motor on the basis of the detection of the steering torque applied to the steering wheel and which amplifies the energy required for steering the vehicle by the rotational force of the motor so that the driver perceives the steering torque as comfortable.

Diese herkömmliche Servolenkung besteht aus einer Zahnstange, die so angeordnet ist, daß sie sich in linker und rechter Richtung des Fahrzeugkörpers erstreckt und deren beide Enden über jeweilige Verbindungsstangen mit den linken bzw. rechten Rädern verbunden sind, sowie aus einem Ritzel, das mit der Mitte der Zahnstange zusammengreift und mit dem Lenkrad verbunden ist.This conventional power steering system consists of a rack arranged to extend in the left and right directions of the vehicle body and both ends of which are connected to the left and right wheels via respective connecting rods, and a pinion engaged with the center of the rack and connected to the steering wheel.

Es gibt Fahrzeuge mit Zahnstangen-/Ritzel-Lenkmechanismus, die den Lenkvorgang durch Umsetzen der Drehung des Ritzels relativ zu dem Drehen des Lenkrades in eine Bewegung in Längsrichtung der Zahnstange umsetzen. Diese Fahrzeuge sind gemäß der Position des Servolenkmotors in zwei Kategorien eingeteilt. Das heißt, bei einem Fahrzeug ist die Ritzelwelle von der Position des Zusammengreifens mit der Zahnstange aus weiter verlängert und der Servolenkmotor ist so installiert, daß die Drehkraft über eine geeignete Untersetzungsgetriebeeinheit zu dem verlängerten Teil der Ritzelwelle übertragen werden kann. Bei dem anderen greift in Längsrichtung der Stange an einer anderen Position als der oben erwähnten Zahnstangeneingriffsposition ein Hilfsritzel mit der Zahnstange zusammen, und der Servolenkmotor ist so installiert, daß die Drehkraft über eine geeignete Untersetzungsgetriebeeinheit zu dem Hilfsritzel übertragen werden kann. Auf der Basis der Anzahl der mit der Zahnstange zusammengreifenden Ritzel wird erstgenannte Kategorie üblicherweise als "Einfach-Ritzel"-Typ und letztere als "Doppel-Ritzel"-Typ bezeichnet.There are vehicles with a rack and pinion steering mechanism which performs the steering operation by converting the rotation of the pinion relative to the rotation of the steering wheel into a movement in the longitudinal direction of the rack. These vehicles are divided into two categories according to the position of the power steering motor. That is, in one vehicle, the pinion shaft is extended further from the position of engagement with the rack and the power steering motor is installed so that the rotational force can be transmitted to the extended part of the pinion shaft via a suitable reduction gear unit. In the other, the pinion shaft engages another part in the longitudinal direction of the rack. Position other than the above-mentioned rack engagement position, an auxiliary pinion is engaged with the rack, and the power steering motor is installed so that the rotational power can be transmitted to the auxiliary pinion via an appropriate reduction gear unit. Based on the number of pinions engaged with the rack, the former category is usually referred to as "single pinion" type and the latter as "double pinion" type.

Da beim Betätigen der herkömmlichen oben erwähnten Servolenkvorrichtung das Lenkgefühl beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit von einem Gefühl des Schlingerns begleitet wird, ist diese herkömmliche Servolenkvorrichtung so gesteuert, daß die Servolenkkraft entsprechend der Erhöhung der Geschwindigkeit verringert wird, indem bewirkt wird, daß die Servolenkkraft auf die Fahrzeuggeschwindigkeit reagiert, so daß das Gefühl des Schlingerns unterdrückt werden kann.Since, when operating the conventional power steering device mentioned above, the steering feeling is accompanied by a feeling of rolling when driving at high speed, this conventional power steering device is controlled to reduce the power steering force in accordance with the increase in speed by causing the power steering force to respond to the vehicle speed, so that the feeling of rolling can be suppressed.

Dennoch kann sich bei beiden oben erwähnten Arten der herkömmlichen Servolenkvorrichtung bei Bedienung des Lenkrades durch den Fahrer und anschließendem Zurückdrehen bei hoher Fahrgeschwindigkeit das Lenkrad übermäßig drehen aufgrund der Trägheitskraft des Servolenkmotors, da die Drehkraft des Servolenkmotors über die Untersetzungsgetriebeeinheit auf den verlängerten Teil der Ritzelwelle oder das Hilfsritzel übertragen wird, wodurch beim Lenken ein unangenehmes Gefühl entsteht.However, in both types of the conventional power steering device mentioned above, when the driver operates the steering wheel and then turns it back at high driving speed, the steering wheel may rotate excessively due to the inertia force of the power steering motor because the rotational force of the power steering motor is transmitted to the extended part of the pinion shaft or the auxiliary pinion via the reduction gear unit, causing an uncomfortable feeling when steering.

GB-A-2 094 730 offenbart eine Servolenkvorrichtung mit einem Elektromotor als Hilfsantrieb, der die Drehbewegung eines Lenkrades in eine Rechts-Links-Bewegung zum Lenken eines Automobils umsetzt. Die von dem Lenkrad gedrehte Lenkspindel ist mit einem getriebenen Teil der Lenkspindel gekoppelt, und zwar mittels zweier Mitnehmerscheiben, die relativ zueinander drehbar sind, wenn sie die Kraft einer sie zusammenhaltenden Feder überwinden. Der Grad der Verdrehung ist ein Maß des Betrages des auf das Lenkrad aufgebrachten Drehmoments. Die Energie des Motors wird auf die mit dem angetriebenen Teil der Spindel, die mit einem Lenkritzel zur Lenkung des Wagens verbunden ist, verbundene Mitnehmerplatte aufgebracht. Der Motor treibt die angetriebene Mitnehmerplatte an, bis diese denselben Winkel erreicht wie die mit dem Antriebsteil der Lenkspindel gekoppelte Mitnehmerplatte. Wenn diese Position erreicht ist, befinden sich die beiden Mitnehmerplatten wieder in derselben Winkelposition. Dann wird Zufuhr von Energie von dem Elektromotor zu dem Lenkritzel unterbrochen. Ferner besteht die Möglichkeit, die Energiezufuhr von dem Elektromotor entsprechend einer vorbestimmten Geschwindigkeit des Wagens, die von einem Tachometer kontrolliert wird, zu unterbrechen. Diese Art der Anordnung unterbricht plötzlich die Energiezufuhr von dem Elektromotor, wenn der Abweichungswinkel zwischen den beiden Mitnehmerplatten die Federkonstante der zwischen diesen angeordneten Feder erreicht. Dies führt zu einem als unangenehm empfundenen Fahrverhalten beim Lenken des Wagens, insbesondere beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit.GB-A-2 094 730 discloses a power steering device with an electric motor as an auxiliary drive which converts the rotational movement of a steering wheel into a right-left movement for steering an automobile. The steering spindle rotated by the steering wheel is coupled to a driven part of the steering spindle by means of two drive plates which are rotatable relative to each other when they overcome the force of a spring holding them together. The degree of twist is a measure of the amount of torque applied to the steering wheel. The energy of the motor is applied to the drive part of the spindle which is connected to a steering pinion for steering the car. connected driver plate. The motor drives the driven driver plate until it reaches the same angle as the driver plate coupled to the drive part of the steering spindle. When this position is reached, the two driver plates are again in the same angular position. Then the supply of energy from the electric motor to the steering pinion is interrupted. Furthermore, it is possible to interrupt the energy supply from the electric motor according to a predetermined speed of the car, which is controlled by a speedometer. This type of arrangement suddenly interrupts the energy supply from the electric motor when the angle of deviation between the two driver plates reaches the spring constant of the spring arranged between them. This leads to an unpleasant driving behavior when steering the car, especially when driving at high speed.

Die Erfindung wurde zur Lösung des vorstehenden Problems konzipiert. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine neuartige Servolenkvorrichtung zu schaffen, die das Gefühl des Schlingerns und des Unwohlseins beim Lenken bei hoher Fahrgeschwindigkeit, das durch die Trägheitskraft eines Servolenkmotors verursacht wird, sicher unterdrückt.The invention has been conceived to solve the above problem. The object of the invention is to provide a novel power steering device that can safely suppress the feeling of swaying and discomfort when steering at high speed caused by the inertial force of a power steering motor.

Diese Schwierigkeit wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This difficulty is solved by the features of claim 1.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt darin, das nichtkontinuierliche Lenkgefühl, das um die Totzone des Drehmoments bei der Durchführung der Subtraktionssteuerung durch Subtrahieren der entsprechend der Winkelgeschwindigkeit der Lenkdrehung bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellten Werte von dem erkannten Wert des auf das Lenkrad aufgebrachten Drehmoments und des Zielwerts des dem Servolenkmotors zuzuführenden Stroms erzeugt wird, zu unterdrücken.Another aspect of the invention is to suppress the discontinuous steering feeling generated around the dead zone of the torque when performing the subtraction control by subtracting the values set according to the angular velocity of the steering rotation and the vehicle speed, respectively, from the detected value of the torque applied to the steering wheel and the target value of the current to be supplied to the power steering motor.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt darin, eine neuartige Servolenkvorrichtung zu schaffen, die imstande ist, bei geringfügiger Drehung des Lenkrades bei hoher Fahrgeschwindigkeit einen stabilen Lenkvorgang und ein natürliches Lenkgefühl aufgrund eines breiten Einstellbereichs des Lenkgefühls zu vermitteln, indem bei dem Lenkrad eine dynamische Scheinreibung entsteht, wenn die Lenkwinkelgeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert übersteigt, indem ein entsprechend der Lenkwinkelgeschwindigkeit bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit von dem erkannten Wert des auf das Lenkrad aufgebrachten Drehmoments und dem Zielwert des dem Servolenkmotor zuzuführenden Stroms abzuziehender Wert entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit inkrementiert wird.Another aspect of the invention is to provide a novel power steering device which is capable of to provide a stable steering operation and a natural steering feel due to a wide adjustment range of the steering feel even with a slight rotation of the steering wheel at high driving speed, by generating dynamic apparent friction in the steering wheel when the steering angular velocity exceeds a predetermined value by incrementing a value to be subtracted according to the steering angular velocity and the vehicle speed, respectively, from the detected value of the torque applied to the steering wheel and the target value of the current to be supplied to the power steering motor, according to the vehicle speed.

Die vorstehenden und weitere Aspekte und Merkmale der Erfindung werden deutlicher anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung mit den beigefügten Zeichnungen, welche zeigen:The foregoing and other aspects and features of the invention will become more apparent from the following detailed description with the accompanying drawings, in which:

Fig. 1 eine teilweise explodierte Vorderansicht der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergebenden Einfach-Ritzel- Servolenkvorrichtung,Fig. 1 is a partially exploded front view of the single pinion power steering device representing an embodiment of the invention,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht der Servolenkvorrichtung entlang der Linie 2-2 von Fig. 1,Fig. 2 is an enlarged sectional view of the power steering device taken along line 2-2 of Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht des Aufbaus des Drehdetektors entlang der Linie 3-3 von Fig. 1,Fig. 3 is an enlarged sectional view of the structure of the rotation detector taken along line 3-3 of Fig. 1,

Fig. 4 die Ausgangswellenformen von der Rotationsdetektoreinheit,Fig. 4 the output waveforms from the rotation detector unit,

Fig. 5 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus und Betriebs der Steuereinheit,Fig. 5 is a schematic block diagram of the structure and operation of the control unit,

Fig. 6 das die Steuerung der Blockierermittlung darstellende Flußdiagramm,Fig. 6 the flow chart showing the control of the blockage detection,

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Charakteristik des Verhältnisses zwischen dem Indikatorstrom der Indikatorstromfunktionseinheit und dem Drehmoment,Fig. 7 is a graphical representation of the characteristic of the relationship between the indicator current of the indicator current functional unit and the torque,

Fig. 8 ein Flußdiagramm der Rückkehrsteuerung des Lenkrads,Fig. 8 is a flow chart of the steering wheel return control,

Fig. 9 ein Flußdiagramm des Verfahrens zur Berechnung des Mittelpunkts des Lenkwinkels,Fig. 9 is a flow chart of the process for calculating the center of the steering angle,

Fig. 10 ein Flußdiagramm des Verfahrens zur Bestimmung der linken und rechten Positionen des Lenkrads,Fig. 10 is a flow chart of the process for determining the left and right positions of the steering wheel,

Fig. 11 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus und Betriebs der Steuereinheit der Servolenkvorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,Fig. 11 is a schematic block diagram of the structure and operation of the control unit of the power steering device according to another embodiment of the invention,

Fig. 12 ein Flußdiagramm des Steuerungsvorgangs zur Herabsetzung der Servolenkkraft entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Winkelgeschwindigkeit des Lenkrades bei einem anderen Ausführungsbeispiel,Fig. 12 is a flow chart of the control process for reducing the power steering force according to the vehicle speed and the angular velocity of the steering wheel in another embodiment,

Fig. 13 eine graphische Darstellung der Charakteristik des Verhältnisses zwischen Subtraktionssignal der Subtraktionssignalfunktionseinheit und der Lenkwinkelgeschwindigkeit nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,Fig. 13 is a graphical representation of the characteristic of the relationship between the subtraction signal of the subtraction signal functional unit and the steering angular velocity according to another embodiment of the invention,

Fig. 14 eine graphische Darstellung der Charakteristik des Verhältnisses zwischen dem Indikatorstrom der Indikatorstromfunktionseinheit und dem Eingangsdrehmoment nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,Fig. 14 is a graphical representation of the characteristic of the relationship between the indicator current of the indicator current functional unit and the input torque according to another embodiment of the invention,

Fig. 15 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus und Betriebs der Steuereinheit der Servolenkvorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,Fig. 15 is a schematic block diagram showing the structure and operation of the control unit of the power steering device according to another embodiment of the invention,

Fig. 16 ein Flußdiagramm des Steuerungsvorgangs zur Herabsetzung der Lenkkraft entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Winkelgeschwindigkeit des Lenkrads, undFig. 16 is a flow chart of the control process for reducing the steering force according to the vehicle speed and the angular velocity of the steering wheel, and

Fig. 17 eine graphische Darstellung der Charakteristik des Verhältnisses zwischen dem Signal der dynamischen Reibung der Dynamikreibungssignalfunktionseinheit und der Lenkwinkelgeschwindigkeit.Fig. 17 is a graphical representation of the characteristic of the relationship between the signal of the dynamic friction of the Dynamic friction signal functional unit and the steering angle velocity.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnungen beschrieben.In the following, the present invention is described with reference to the drawings showing preferred embodiments.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Zahnstange, die konzentrisch in ein zylindrisches Zahnstangengehäuse 2 eingeführt ist, das an einem Teil des Fahrzeugkörpers befestigt ist, wobei seine Längsrichtung die rechts-links-Richtung darstellt. 3 bezeichnet eine Ritzelwelle, die drehbar derart gelagert ist, daß ihr Wellenmittelpunkt die Zahnstange 1 im Innern eines damit verbundenen Ritzelwellengehäuses 4 in der Nähe eines Endbereiches der Zahnstange 2 schräg schneidet.In Fig. 1, reference numeral 1 denotes a rack which is concentrically inserted into a cylindrical rack housing 2 which is fixed to a part of the vehicle body, with its longitudinal direction being the right-left direction. 3 denotes a pinion shaft which is rotatably supported in such a way that its shaft center obliquely intersects the rack 1 in the interior of a pinion shaft housing 4 connected thereto in the vicinity of an end portion of the rack 2.

Wie in Fig. 2 dargestellt, besteht die Ritzelwelle 3 aus einer oberen Welle 3a und einer unteren Welle 3b, die über eine Torsionsstange 5 koaxial miteinander verbunden sind, wobei die obere Welle 3a im Inneren des Ritzelwellengehäuses 5 auf einem Kugellager 40 gelagert ist, wobei ihr oberer Endbereich über ein nicht dargestelltes Universalgelenk mit einem Lenkrad verbunden ist. Die untere Welle 3b an der angrenzenden Position des oberen Endbereiches ist im Inneren des Ritzelwellengehäuses 4 mittels eines Vierpunktkugellagers 41 derart gelagert, daß die genaue Länge ihres unteren Teils aus einer Öffnung an der Unterseite des Ritzelwellengehäuses 4 ragt. Das Vierpunktkugellager 41 ist von außen auf die untere Welle 3b von der Seite des unteren Endbereiches her aufgepaßt und ist an der Außenseite der unteren Welle 3b in axialer Richtung angeordnet, wobei beide Seiten des inneren Rings durch Abstufungen, die in der Nähe des oberen Endbereiches der unteren Welle 3b ausgebildet sind, und durch eine Schulter 42, die von außen von der Seite des unteren Endbereiches her befestigt und an der Umfangsfläche verstemmt ist, gehalten sind. Dann wird es zusammen mit der unteren Welle 3b von der zuvor erwähnten Öffnung an der Unterseite her in das Ritzelwellengehäuse 4 eingepaßt und im Inneren des Ritzelwellengehäuses 4 in Axialrichtung positioniert, wobei beide Seiten des Außenringes von einem kreisförmigen Schulterteil, das am unteren Teil des Gehäuses 4 ausgebildet ist, und einer Sicherungsmutter 43, die von der Öffnung her an das Gehäuse 4 geschraubt ist, gehalten sind, und es trägt die auf die untere Welle 3b einwirkende radiale Last und die axiale Last beider Richtungen.As shown in Fig. 2, the pinion shaft 3 is composed of an upper shaft 3a and a lower shaft 3b coaxially connected to each other via a torsion bar 5, the upper shaft 3a being supported on a ball bearing 40 inside the pinion shaft housing 5 with its upper end portion connected to a steering wheel via a universal joint (not shown). The lower shaft 3b at the adjacent position of the upper end portion is supported inside the pinion shaft housing 4 by means of a four-point ball bearing 41 such that the exact length of its lower portion protrudes from an opening at the bottom of the pinion shaft housing 4. The four-point contact ball bearing 41 is fitted externally to the lower shaft 3b from the lower end portion side and is arranged on the outside of the lower shaft 3b in the axial direction with both sides of the inner ring supported by steps formed near the upper end portion of the lower shaft 3b and by a shoulder 42 fixed externally from the lower end portion side and caulked on the peripheral surface. Then, it is fitted into the pinion shaft housing 4 together with the lower shaft 3b from the above-mentioned opening on the bottom and is arranged inside the pinion shaft housing 4 in the axial direction. positioned with both sides of the outer ring supported by a circular shoulder portion formed on the lower portion of the housing 4 and a lock nut 43 screwed to the housing 4 from the opening, and it bears the radial load acting on the lower shaft 3b and the axial load of both directions.

Im mittleren Bereich der unteren Welle 3b, die aus dem Ritzelwellengehäuse 4 herausragt, sind in deren Axialrichtung Ritzelzähne 30 in geeigneter Länge ausgebildet. Wenn das Ritzelwellengehäuse 4 mit Befestigungsschrauben 44 an der Oberseite des oben erwähnten Zahnstangengehäuses 2 befestigt ist, greifen die Ritzelzähne 30 mit den in der Nähe eines Endbereiches der Zahnstange 1 in deren Axialrichtung in geeigneter Länge im Inneren des Zahnstangengehäuses 2 ausgebildeten Zahnstangenzähnen 10 zusammen, wodurch die untere Welle 3b mit der Zahnstange 1 zusammengreift, wobei sich ihre Wellenmittelpunkte schräg schneiden. Von der Position des Zusammengreifens mit der Zahnstange 1 an erstreckt sich die untere Welle 3b weiter nach unten, wobei ein großes Kegelrad 31, dessen mit Zähnen versehene Fläche nach unten geneigt ist, koaxial zu der unteren Welle 3b auf deren unteren Endbereich aufgesetzt ist. Die untere Welle 3b ist mittels eines Nadellagers 33 in einem Kegelradgehäuse 20 gelagert, das an die Unterseite des Zahnstangengehäuses 2 so angesetzt ist, daß es das große Kegelrad 31 umgibt. Dementsprechend wird die untere Welle 3b an beiden Seiten der Position des Zusammengreifens der Zahnstange 10 mit den Ritzelzähnen 30 mittels des Vierpunktkugellagers 41 und des Nadellagers 33 gelagert, wodurch der Betrag der Biegung der unteren Welle 3b an der Position des Zusammengreifens innerhalb der vorbestimmten Toleranz gehalten ist.At the central portion of the lower shaft 3b protruding from the pinion shaft housing 4, pinion teeth 30 are formed in the axial direction thereof at an appropriate length. When the pinion shaft housing 4 is fixed to the upper surface of the above-mentioned rack housing 2 by fixing screws 44, the pinion teeth 30 mesh with the rack teeth 10 formed near an end portion of the rack 1 in the axial direction thereof at an appropriate length inside the rack housing 2, whereby the lower shaft 3b meshes with the rack 1 with their shaft centers obliquely intersecting. From the position of engagement with the rack 1, the lower shaft 3b extends further downward, and a large bevel gear 31, whose toothed surface is inclined downward, is fitted coaxially with the lower shaft 3b on the lower end portion thereof. The lower shaft 3b is supported by a needle bearing 33 in a bevel gear housing 20 fitted to the underside of the rack housing 2 so as to surround the large bevel gear 31. Accordingly, the lower shaft 3b is supported on both sides of the position of engagement of the rack 10 with the pinion teeth 30 by the four-point ball bearing 41 and the needle bearing 33, whereby the amount of deflection of the lower shaft 3b at the engagement position is kept within the predetermined tolerance.

Darüber hinaus ist an der Position des Zusammengreifens der Zahnstange 10 mit den Ritzelzähnen 30 eine Zahnstangenführung 12 vorgesehen, die die Zahnstange 1 durch Vorspannkraft einer Druckfeder 11 auf die Ritzelwelle 3 vorschiebt, so daß die Zahnstangenzähne 10 und die Ritzelzähne 30 ohne Lücke in Eingriff gebracht werden können. An der Zusammengriffsposition ist die Zahnstange 1, gestützt von der Zahnstangenführung 12 und der unteren Welle 3b, so gehalten, daß sie von beiden Seiten in radialer Richtung gehalten ist und auch von einer Lagerbuchse 13, die in einen Endbereich des Zahnstangengehäuses 2 gegenüber dessen Verbindungsstelle mit dem Ritzelwellengehäuse 4 eingepaßt ist, wobei sie im Inneren des Zahnstangengehäuses 2 axial frei bewegbar ist. Sowohl die rechten als auch die linken Endbereiche der Zahnstange 1, die jeweils zu beiden Seiten des Zahnstangengehäuses 2 herausragen, sind mit Verbindungsstangen 15,15 verbunden, die sich über jeweilige Kugelgelenke 14,14 zu den nicht dargestellten rechten und linken Rädern erstrecken, wobei die Räder entsprechend der Bewegung der Zahnstange 1 in deren Axialrichtung nach rechts oder links gelenkt werden.In addition, at the position of engagement of the rack 10 with the pinion teeth 30, a rack guide 12 is provided which pushes the rack 1 forwards onto the pinion shaft 3 by the preload force of a compression spring 11, so that the rack teeth 10 and the pinion teeth 30 can be brought into engagement without a gap. At the engagement position the rack 1 is supported by the rack guide 12 and the lower shaft 3b so as to be supported from both sides in the radial direction and also by a bearing bush 13 fitted in an end portion of the rack housing 2 opposite its junction with the pinion shaft housing 4, while being freely movable axially inside the rack housing 2. Both the right and left end portions of the rack 1, which respectively project out on both sides of the rack housing 2, are connected to connecting rods 15, 15 which extend through respective ball joints 14, 14 to the right and left wheels (not shown), the wheels being steered to the right or left according to the movement of the rack 1 in the axial direction thereof.

In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 6 einen Drehmomentsensor zum Erkennen des auf das Lenkrad ausgeübten Drehmoments. Der Drehmomentsensor 6 verwendet ein Potentiometer mit einem Widerstandshalteteil 60, das außen auf die obere Welle 3a aufgepaßt ist, sich mit dieser dreht und an der unteren Endfläche einen kreisförmigen Widerstand bildet, wobei der Wellenmittelpunkt der oberen Welle 3a den Mittelpunkt bildet, und einem Erkennungsstückhalteteil 61, das außen auf die untere Welle 3b aufgepaßt ist, sich mit dieser dreht und an der oberen Endfläche ein Erkennungsstück bildet, das mit einem Punkt in radialer Richtung auf dem Widerstand in Gleitkontakt ist. Die obere Welle 3a der Ritzelwelle 3 dreht sich entsprechend der Drehung des Lenkrades um die Axialwelle, der auf die Räder einwirkende Widerstand der Straßenoberfläche jedoch wirkt über die Zahnstange 1 auf die untere Welle 3b ein, wodurch an einer zwischen den beiden Wellen angeordneten Torsionsstange 5 eine Verdrehung entsprechend dem auf das Lenkrad 1 ausgeübten Drehmoment bewirkt wird. Der Drehmomentsensor 6 gibt die in Umfangsrichtung erzeugte relative Verschiebung zwischen der oberen Welle 3a und der unteren Welle 3b, die eine Begleiterscheinung der Verdrehung der Torsionsstangen 5 ist, als der Position des Gleitkontaktes zwischen dem Erkennungsstück und dem Widerstand entsprechendem Potential wieder, und falls an der Torsionsstange 5 keine Verdrehung erzeugt wird, mit anderen Worten, falls kein Lenken erfolgt, wird er zur Ausgabe des spezifizierten Referenzpotentials initialisiert. Das Ausgangssignal des Drehmomentsensors 6 wird in zeitlicher Reihenfolge in eine Steuereinheit 7 eingegeben, die das Signal mit dem Referenzpotential vergleicht, um die Richtung und Stärke des Drehmoments zu erkennen, und dann ein Treibersignal für einen Servolenkmotor 8 erzeugt, der noch zu beschreiben sein wird.In Fig. 2, reference numeral 6 denotes a torque sensor for detecting the torque applied to the steering wheel. The torque sensor 6 uses a potentiometer having a resistance holding part 60 which is externally fitted on the upper shaft 3a, rotates therewith and forms a circular resistance on the lower end surface with the shaft center of the upper shaft 3a as the center, and a detection piece holding part 61 which is externally fitted on the lower shaft 3b, rotates therewith and forms a detection piece on the upper end surface which is in sliding contact with a point in the radial direction on the resistance. The upper shaft 3a of the pinion shaft 3 rotates around the axial shaft in accordance with the rotation of the steering wheel, but the resistance of the road surface acting on the wheels acts on the lower shaft 3b through the rack 1, causing a torsion bar 5 arranged between the two shafts to twist in accordance with the torque exerted on the steering wheel 1. The torque sensor 6 outputs the relative displacement generated in the circumferential direction between the upper shaft 3a and the lower shaft 3b, which is a concomitant of the twisting of the torsion bars 5, as a potential corresponding to the position of the sliding contact between the detection piece and the resistance, and if of the torsion bar 5, in other words, if no steering is performed, it is initialized to output the specified reference potential. The output signal of the torque sensor 6 is input in time sequence to a control unit 7, which compares the signal with the reference potential to detect the direction and magnitude of the torque and then generates a drive signal for a power steering motor 8, which will be described later.

Der Motor 8 dient zur Übertragung seiner Drehkraft zu der oben erwähnten unteren Welle 3b, und zwar über eine elektromagnetische Kupplung 16, ein Umlaufuntersetzungsgetriebe 9 und ein kleines Kegelrad 32, das mit dem großen Kegelrad 31 zusammengreift und einen geringeren Durchmesser als das große Kegelrad 31 aufweist.The motor 8 serves to transmit its rotational power to the above-mentioned lower shaft 3b via an electromagnetic clutch 16, an epicyclic reduction gear 9 and a small bevel gear 32 which meshes with the large bevel gear 31 and has a smaller diameter than the large bevel gear 31.

Die elektromagnetische Kupplung 16 besteht aus einer Wicklungseinheit 161, die ringförmig ist und an einem mittleren Gehäuse 81 des Motors 8 befestigt ist, einer Bewegungseinheit 162, die auf eine Seite einer Rotationsachse 80 des Motors 8 koaxial mit diesem aufgesetzt ist und sich mit der Rotationsachse 80 dreht, und einem Eingriffsteil 163, das scheibenförmig ist, der Bewegungseinheit 162 zugewandt ist und durch elektromagnetische Kraft, die durch Energiezufuhr zu der Wicklungseinheit 161 entsteht, mit der Bewegungseinheit 162 zusammengreift, wodurch das Aufbringen und Lösen der Drehkraft des Motors 8 erfolgt.The electromagnetic clutch 16 is composed of a winding unit 161 which is ring-shaped and fixed to a central housing 81 of the motor 8, a moving unit 162 which is set on one side of a rotation axis 80 of the motor 8 coaxially therewith and rotates with the rotation axis 80, and an engaging part 163 which is disk-shaped, faces the moving unit 162 and engages with the moving unit 162 by electromagnetic force generated by supplying power to the winding unit 161, thereby applying and releasing the rotational force of the motor 8.

Das Umlaufuntersetzungsgetriebe 9 besteht aus einer Umlaufwelle 90, die in das Eingriffsteil 163 eingesetzt ist, sich dreht und ein Sonnenrad aufweist, das an einem Ende durch ein in die Bewegungseinheit 162 eingepaßtes Lager und an dem anderen Ende durch ein in einen später zu beschreibenden Planetenradträger 93 eingepaßtes Lager gelagert ist, einem Außenring 91, der kreisförmig ist und an einer Gehäuseendfläche 82 des Motors 8 koaxial mit der Drehachse 80 befestigt ist, mehreren Planetenrädern 92,92..., die drehbar mit der Innenfläche des Außenrings 91 und der Außenfläche des Sonnenrads der Umlaufwelle 90 in Kontakt sind, sich um ihre jeweiligen Wellenmittelpunkte und um den Wellenmittelpunkt des Sonnenrades drehen, und dem Planetenradträger 93, der die jeweiligen Planetenräder 92,92... drehbar lagert. Das Umlaufuntersetzungsgetriebe 9 weist einen geringeren Außendurchmesser auf als der Motor 8 und ist mit dem Motor 8 und der elektromagnetischen Kupplung an einer Seite der Rotationsachse 80 einstückig ausgebildet. Eine Abtriebswelle 94 des Umlaufuntersetzungsgetriebes 9 ist an einer Position des Wellenmittelpunkts des Planetenradträgers 93 eingepaßt und fixiert, die koaxial zur Rotationsachse 80 des Motors 8 positioniert ist, und sie ragt in geeigneter Länge aus dem Gehäuse. An dem Spitzenbereich der Abtriebswelle 94 ist das kleine Kegelrad 32 fest angebracht, wobei seine mit Zähnen versehene Fläche der Seite des Spitzenbereichs zugewandt ist, wobei das kleine Kegelrad 32 so konstruiert ist, daß es sich zusammen mit der Abtriebswelle 94 entsprechend der Umdrehung der Planetenräder 92,92... dreht.The planetary reduction gear 9 is composed of a planetary shaft 90 which is inserted into the engagement part 163 and rotates and has a sun gear which is supported at one end by a bearing fitted into the moving unit 162 and at the other end by a bearing fitted into a planetary gear carrier 93 to be described later, an outer ring 91 which is circular and is fixed to a housing end surface 82 of the motor 8 coaxially with the rotation axis 80, a plurality of planetary gears 92,92... which are rotatably connected to the inner surface of the outer ring 91 and the outer surface of the sun gear of the planetary shaft 90 in contact, rotate about their respective shaft centers and about the shaft center of the sun gear, and the planetary gear carrier 93 which rotatably supports the respective planetary gears 92,92... The epicyclic reduction gear 9 has a smaller outer diameter than the motor 8 and is formed integrally with the motor 8 and the electromagnetic clutch on one side of the rotation axis 80. An output shaft 94 of the epicyclic reduction gear 9 is fitted and fixed at a position of the shaft center of the planetary gear carrier 93 which is positioned coaxially with the rotation axis 80 of the motor 8, and it protrudes from the housing by an appropriate length. The small bevel gear 32 is fixedly mounted on the tip portion of the output shaft 94 with its toothed surface facing the tip portion side, the small bevel gear 32 being designed to rotate together with the output shaft 94 in accordance with the rotation of the planetary gears 92,92...

Der Motor 8, die elektromagnetische Kupplung 16 und das Umlaufuntersetzungsgetriebe 9 sind auf einem außerhalb des Zahnstangengehäuses 2 vorgesehenen Bügel 2a derart befestigt, daß diese Wellenmittelpunkte im wesentlichen parallel zu dem Wellenmittelpunkt der Zahnstange 1 sind und in das Kegelradgehäuse 20 eingesetzt sind, wobei das kleine Kegelrad 32 innen liegt. An der Innenseite des vorerwähnten Gehäuses 20 ist das kleine Kegelrad 32 mit dem fest am unteren Endbereich der vorstehend erwähnten unteren Welle 3b angebrachten großen Kegelrad 31 im Eingriff. Die Einstellung des Spiels zwischen den großen Kegelrad 31 und dem kleinen Kegelrad 32 beim Einpassen des Umlaufuntersetzungsgetriebes 9 in das Kegelradgehäuse 20 kann auf einfache Weise durch Verändern der Dicke und/oder Anzahl der an dem Anschlagteil des Gehäuses des Umlaufuntersetzungsgetriebes 9 mit dem Kegelradgehäuse 20 einzusetzenden Abstandsstücke durchgeführt werden.The motor 8, the electromagnetic clutch 16 and the epicyclic reduction gear 9 are mounted on a bracket 2a provided outside the rack housing 2 such that their shaft centers are substantially parallel to the shaft center of the rack 1 and are fitted into the bevel gear housing 20 with the small bevel gear 32 inside. On the inside of the aforementioned housing 20, the small bevel gear 32 is engaged with the large bevel gear 31 fixedly mounted on the lower end portion of the aforementioned lower shaft 3b. The adjustment of the clearance between the large bevel gear 31 and the small bevel gear 32 when fitting the epicyclic reduction gear 9 into the bevel gear housing 20 can be carried out in a simple manner by changing the thickness and/or number of the spacers to be inserted into the stop part of the housing of the epicyclic reduction gear 9 with the bevel gear housing 20.

Auf der anderen Seite der Rotationsachse 80 des Motors 8 ist ein Drehdetektor 17 zur Ermittlung der Drehposition des Motors 8 vorgesehen. Der Drehdetektor 17 besteht aus einer Magnetplatte 170, die auf die andere Seite der Rotationsachse 80 des Motors 8 gesetzt ist und scheibenförmig ist, zwei N- und zwei S-Polen sowie zwei Reed-Schaltern 171,171, die unter einem festgelegten Einfallswinkel β (bei dem Ausführungsbeispiei ist β = 135º) um die Magnetplatte 170 angeordnet sind. Fig. 4 ist ein Wellenformdiagramm, das eine Ausgangswellenform des Drehdetektors 17 anzeigt. Da die beiden Reed-Schalter 171,171 unter einem Einfallswinkel β von 135º angebracht sind, ist die Phase der ausgegebenen Ausgangswellenform um 90º phasenverschoben. Der Drehdetektor 17 hat eine Auflösung von 1/16 einer Umdrehung durch Ermittlung der Anstiegs- und Rückflanken der jeweiligen vier Wellenformen, die bei einer Umdrehung ausgegeben werden.On the other side of the rotation axis 80 of the motor 8, a rotation detector 17 is provided for determining the rotation position of the motor 8. The rotation detector 17 consists of a magnetic plate 170 which is set on the other side of the rotation axis 80 of the motor 8 and is disk-shaped, two N and two S poles, and two reed switches 171,171 arranged around the magnetic plate 170 at a predetermined incident angle β (in the embodiment, β = 135°). Fig. 4 is a waveform diagram showing an output waveform of the rotation detector 17. Since the two reed switches 171,171 are mounted at an incident angle β of 135°, the phase of the output waveform is shifted by 90°. The rotation detector 17 has a resolution of 1/16 of a revolution by detecting the rising and falling edges of the respective four waveforms output in one revolution.

Im Vergleich mit den herkömmlichen Drehdetektoren wie Tachosignalgeber und dergleichen ist der Drehdetektor 17 imstande, von der Umdrehungszahl 0 an zu ermitteln, wodurch er imstande ist, die relative Position eines Rotors zu ermitteln. Außerdem ist er kleinformatig, hohen Temperaturen gegenüber sehr widerstandsfähig, hat eine lange Lebensdauer und ist kostengünstig im Vergleich zu einem Drehkodierer vom Lichtunterbrechungstyp. Außerdem kann, da die Ausgangswellenform zum Impulsausgangssignal wird, das ermittelte Ergebnis auf einfache Weise in eine CPU wie ein Mikrocomputer und dergleichen eingegeben werden.Compared with the conventional rotation detectors such as tachometers and the like, the rotation detector 17 is capable of detecting from 0 revolutions, thereby being capable of detecting the relative position of a rotor. In addition, it is small in size, highly resistant to high temperatures, has a long life, and is inexpensive compared to a light interruption type rotary encoder. In addition, since the output waveform becomes the pulse output, the detected result can be easily inputted to a CPU such as a microcomputer and the like.

Auch in die Steuereinheit 7 werden sowohl das Ausgangssignal des Drehdetektors 17 und das Ausgangssignal eines Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektors 18 zum Erkennen der Fahrzeuggeschwindigkeit als auch das Ausgangssignal des Drehmomentsensors 6 eingegeben. In der Steuereinheit 7 wird die später zu beschreibende Steuerung ausgeführt und ein Treibersignal zum Treiben des Motors 8 und der elektromagnetischen Kupplung 16 wird ausgegeben.Also, the control unit 7 is inputted with the output signal of the rotation detector 17 and the output signal of a vehicle speed detector 18 for detecting the vehicle speed, as well as the output signal of the torque sensor 6. In the control unit 7, the control to be described later is carried out, and a drive signal for driving the motor 8 and the electromagnetic clutch 16 is outputted.

Als nächstes erfolgt die Beschreibung der Steuereinheit 7. Fig. 5 zeigt ein Schematisches Blockschaltbild, das den Aufbau und die Steuerfunktion der Steuereinheit 7 darstellt. Die Steuereinheit 7 besteht hauptsächlich aus einem Mikroprozessor und sie weist zusätzlich eine Treiberschaltung 72b für die elektromagnetische Kupplung 16, eine Impulsbreitenmodulations- (PWM)-Treiberschaltung 72a für den Motor 8 und eine Stromdetektorschaltung 71e usw. auf. Das von dem Drehmomentsensor 6 ausgegebene Drehmomentdetektorsignal wird jeweils einem Phasenkompensator 71a zur Lieferung der Phase und Stabilisierung des Systems, einer Mittelpunktdetektoreinheit 71c zur Bestimmung des Mittelpunkts des Lenkwinkels des Lenkmechanismus und einer Blockierdetektoreinheit 71f, die den Blockierzutand des Motors 8 erkennt, zugeführt. Das Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektorsignal von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 18 wird jeweils der Blockierdetektoreinheit 71f, einer Indikatorstromfunktionseinheit 73a, der Mittelpunktdetektoreinheit 71c, einer Variablenstromfunktionseinheit 73b und einer Subtraktionsstromfunktionseinheit 73c zugeführt. Der von einer (später zu beschreibenden) Lenkwinkelentscheidungseinheit 71d ausgegebene Lenkwinkel θ wird der Variablenstromfunktionseinheit 73b zugeführt, in der der Wert des variablen Stroms Ia entsprechend dem Lenkwinkel θ und der Fahrzeuggeschwindigkeit V zur Veränderung der Charakteristik des Indikatorstroms I bestimmt wird. Die von einer (später zu beschreibenden) Winkelgeschwindigkeitsdetektorschaltung 71b ausgegebene Lenkwinkelgeschwindigkeit ω wird zur Erzeugung von Subtraktionsstrom Ir, der den Wert des Indikatorstroms I entsprechend der Winkelgeschwindigkeit ω des Lenkrades und der Fahrzeuggeschwindigkeit V verringert, der Subtraktionsstromfunktionseinheit 73c zugeführt. Das von der Drehdetektoreinheit 17 ausgegebene Rotationsdetektorsignal wird jeweils in die Blockierdetektoreinheit 71f, die Mittelpunktdetektoreinheit 71c, die Winkelgeschwindigkeitsdetektoreinheit 71b und die Lenkwinkelentscheidungseinheit 71d eingegeben. Die Lenkwinkelentscheidungseinheit 71d bestimmt den Lenkwinkel Δθ auf der Basis des Rotationsdetektorsignals und der Mittelpunktdaten von der Mittelpunktdetektoreinheit 71c.Next, the description of the control unit 7 follows. Fig. 5 shows a schematic block diagram that shows the structure and control function of the control unit 7. The Control unit 7 is mainly composed of a microprocessor, and additionally comprises a driving circuit 72b for the electromagnetic clutch 16, a pulse width modulation (PWM) driving circuit 72a for the motor 8, and a current detecting circuit 71e, etc. The torque detecting signal output from the torque sensor 6 is supplied to a phase compensator 71a for providing the phase and stabilizing the system, a center point detecting unit 71c for determining the center point of the steering angle of the steering mechanism, and a lock detecting unit 71f for detecting the lock state of the motor 8, respectively. The vehicle speed detecting signal from the vehicle speed sensor 18 is supplied to the lock detecting unit 71f, an indicator current functional unit 73a, the center point detecting unit 71c, a variable current functional unit 73b, and a subtraction current functional unit 73c, respectively. The steering angle θ output from a steering angle decision unit 71d (to be described later) is supplied to the variable current function unit 73b in which the value of the variable current Ia is determined in accordance with the steering angle θ and the vehicle speed V to change the characteristic of the indicator current I. The steering angular velocity ω output from an angular velocity detection circuit 71b (to be described later) is supplied to the subtraction current function unit 73c to generate subtraction current Ir which decreases the value of the indicator current I in accordance with the angular velocity ω of the steering wheel and the vehicle speed V. The rotation detection signal output from the rotation detection unit 17 is input to the lock detection unit 71f, the center detection unit 71c, the angular velocity detection unit 71b and the steering angle decision unit 71d, respectively. The steering angle decision unit 71d determines the steering angle Δθ. based on the rotation detection signal and the center point data from the center point detection unit 71c.

Auf der Basis der eingegebenen Rotationsdetektor-, Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor- und Drehmomentdetektorsignale erkennt die Blockierdetektoreinheit 71f die Rotation des Motors 8, wann immer das Drehmoment und die Fahrzeuggeschwindigkeit jeweils die vorbestimmten Werte überschreiten, und dann ermittelt die Blockierdetektoreinheit 71f auf der Basis der ermittelten Umdrehungszahl des Motors 8, ob der Motor 8 im blockierten oder nicht-blockierten Zustand ist. Das von der Blockierdetektoreinheit 71f ausgegebene Signal wird über die Kupplungstreiberschaltung 72 zu der elektromagnetischen Kupplung 16 gesendet.Based on the input rotation detector, vehicle speed detector and torque detector signals the lock detection unit 71f detects the rotation of the motor 8 whenever the torque and the vehicle speed exceed the predetermined values, respectively, and then the lock detection unit 71f determines whether the motor 8 is in the locked or non-locked state based on the detected number of revolutions of the motor 8. The signal output from the lock detection unit 71f is sent to the electromagnetic clutch 16 via the clutch driving circuit 72.

Das von der Winkelgeschwindigkeitsdetektoreinheit 71b ausgegebene Signal ω wird der Mittelpunktdetektoreinheit 71c und der Subtraktionsstromfunktionseinheit 73c zugeführt. Das von dem Phasenkompensator 71a ausgegebene Signal, der variable Strom Ia und die Fahrzeuggeschwindigkeit V werden jeweils der Indikatorstromfunktionseinheit 73a zugeführt, die den dem Motor 8 zuzuführenden Indikatorstrom I erzeugt.The signal ω output from the angular velocity detector unit 71b is supplied to the center point detector unit 71c and the subtraction current function unit 73c. The signal output from the phase compensator 71a, the variable current Ia and the vehicle speed V are respectively supplied to the indicator current function unit 73a, which generates the indicator current I to be supplied to the motor 8.

Das von der Indikatorstromfunktionseinheit 73a ausgegebene Signal wird in einen Subtraktor 74b eingegeben, der den von der Subtraktionsstromfunktionseinheit 73c ausgegebenen Subtraktionsstrom Ir subtrahiert, und im Anschluß daran wird das Ergebnis dieser Subtraktion einem Subtraktor 74c zugeführt.The signal output from the indicator current function unit 73a is input to a subtractor 74b which subtracts the subtraction current Ir output from the subtraction current function unit 73c, and then the result of this subtraction is input to a subtractor 74c.

Der Subtraktor 74c subtrahiert das von der Stromdetektorschaltung 71e, die einen (nicht dargestellten) in die Leitung des Motors 8 eingesetzten Stromdetektorwiderstand aufweist, ausgegebene Rückführsignal und ermittelt den von dem Motor 8 verbrauchten Strom anhand des Ergebnisses der in dem Subtraktor 74b durchgeführten Subtraktion. Das Ergebnis der Subtraktion wird dem Motor 8 über die PWM-Treiberschaltung 72a zugeführt. Die Stromdetektorschaltung 71e ist so aufgebaut, daß sie Strom, einschließlich Schwungradstrom des Motors 8, ermittelt, um die Stromschleife zu stabilisieren.The subtractor 74c subtracts the feedback signal output from the current detector circuit 71e having a current detector resistor (not shown) inserted in the line of the motor 8, and detects the current consumed by the motor 8 from the result of the subtraction performed in the subtractor 74b. The result of the subtraction is supplied to the motor 8 via the PWM driver circuit 72a. The current detector circuit 71e is constructed to detect current including flywheel current of the motor 8 to stabilize the current loop.

Als nächstes wird der Ablauf des Steuervorgangs der Steuereinheit 7 beschrieben. Fig. 6 zeigt das den Blockierermittlungssteuervorgang darstellende Flußdiagramm. Zunächst wird bei Schritt S10 festgestellt, ob dies, was gleichzeitig mit der Aktivierung des (nicht dargestellten) Zündschalters erzeugt wird, eine Anstiegsflanke eines Signals darstellt oder nicht. Falls es nicht die Anstiegsflanke ist, wird bei Schritt S11 die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 18 erkannte Fahrzeuggeschwindigkeit V gelesen. Als nächstes wird bei Schritt S12 bestimmt, ob die Fahrzeugeschwindigkeit V höher als der Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert Vs1 ist oder nicht. Falls die Fahrzeuggeschwindigkeit V höher ist, wird bei Schritt S13 das von dem Drehmomentsensor 6 erkannte Lenkdrehmoment T gelesen. Dann wird bei Schritt S14 festgestellt, ob das Lenkdrehmoment T den Drehmomentsschwellenwert Ts1 übersteigt oder nicht. Wenn das Lenkdrehmoment T größer ist, wird bei Schritt S15 die Drehposition des Motors 8 von dem Drehdetektor 17 gelesen. Dann stellt die Steuereinheit 7 bei Schritt S16 auf der Basis der Rotationsposition des Motors 8 fest, ob der Motor 8 sich dreht oder nicht. Wenn der Motor 8 rotiert, kehrt der Betriebsablauf zurück. Wenn sich der Motor 8 nicht dreht, stellt die Steuereinheit 7 fest, daß der Motor 8 blokkiert. Dann wird bei Schritt S17 die elektromagnetische Kupplung 16 AUS-geschaltet, um den Motor 8 von dem Umlaufuntersetzungsgetriebe 9 zu lösen, so daß der Lenkmechanismus von dem Motor 8 gelöst werden kann. Beim nächsten Schritt S18 leuchtet eine (nicht dargestellte) Blockieralarmleuchte auf, und dann kehrt der Betriebsablauf zurück.Next, the flow of the control process of the control unit 7 will be described. Fig. 6 shows the flow chart showing the blockage detection control process. First, at step S10, it is determined whether or not this, which is generated simultaneously with the activation of the ignition switch (not shown), represents a rising edge of a signal. If it is not the rising edge, the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 18 is read at step S11. Next, at step S12, it is determined whether or not the vehicle speed V is higher than the vehicle speed threshold Vs1. If the vehicle speed V is higher, the steering torque T detected by the torque sensor 6 is read at step S13. Then, at step S14, it is determined whether or not the steering torque T exceeds the torque threshold Ts1. If the steering torque T is larger, the rotational position of the motor 8 is read from the rotation detector 17 at step S15. Then, at step S16, the control unit 7 determines whether or not the motor 8 is rotating based on the rotational position of the motor 8. If the motor 8 is rotating, the operation flow returns. If the motor 8 is not rotating, the control unit 7 determines that the motor 8 is locked. Then, at step S17, the electromagnetic clutch 16 is turned OFF to disengage the motor 8 from the planetary reduction gear 9 so that the steering mechanism can be disengaged from the motor 8. At the next step S18, a lock alarm lamp (not shown) is lit, and then the operation flow returns.

Wenn andererseits festgestellt wird, daß bei Schritt S10 die Anstiegsflanke des vorstehenden Signals vorliegt, wird die elektromagnetische Kupplung bei Schritt S19 AUS-geschaltet, so daß der Motor 8 sich beim nächsten Schritt S20 EIN-schalten kann. Als nächstes wird in Schritt S21 festgestellt, ob die vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Dann wird bei Schritt S22 die von dem Drehdetektor 17 ermittelte Rotationsposition des Motors 8 gelesen. Anschließend wird bei Schritt S23 festgestellt, ob der Motor 8 rotiert oder nicht. Wenn sich der Motor 8 dreht, wird der Motor 8 in Schritt S24 AUS-geschaltet und die elektromagnetische Kupplung 16 in Schritt S25 aktiviert. Falls bei Schritt S23 festgestellt wird, daß der Motor 8 nicht rotiert, leuchtet in Schritt S26 die Blockieralarmleuchte auf, bevor der Betriebsablauf zurückkehrt.On the other hand, if it is determined that the rising edge of the above signal is present at step S10, the electromagnetic clutch 16 is turned OFF at step S19 so that the motor 8 can turn ON at the next step S20. Next, it is determined at step S21 whether the predetermined time has elapsed. Then, at step S22, the rotation position of the motor 8 detected by the rotation detector 17 is read. Then, at step S23, it is determined whether the motor 8 is rotating or not. If the motor 8 is rotating, the motor 8 is turned OFF at step S24 and the electromagnetic clutch 16 is activated at step S25. If it is determined at step S23 that the motor 8 is not rotates, the blocking alarm lamp lights up in step S26 before the operation sequence returns.

Im folgenden wird die Berechnung des Mittelpunktes des Lenkwinkels und der Vorgang zur Steuerung der Rückbewegung des Lenkrads auf der Basis dessen beschrieben.The following describes the calculation of the center of the steering angle and the process of controlling the return movement of the steering wheel based on it.

Fig. 7 ist eine graphische Darstellung, die die Charakteristik des Verhältnisses zwischen dem Indikatorstrom I der Indikatorstromfunktionseinheit 73a und dem Drehmoment T darstellt, wobei die Ordinate den Indikatorstrom I bezeichnet und die Abszisse das Drehmoment T. Die positive Seite des Drehmoments T entlang der Abszisse bezeichnet das Drehmoment, wenn das Lenkrad nach rechts gedreht wird. Die negative Seite des Drehmoments T entlang der Abszisse bezeichnet das Drehmoment, wenn das Lenkrad nach links gedreht wird. Die positive Seite des Indikatorstromes I entlang der Ordinaten bezeichnet den Strom, bei dem der Motor 8 sich drehen kann, so daß ein Lenken nach rechts erfolgen kann. Die negative Seite des Indikatorstroms I bezeichnet den Strom, bei dem der Motor 8 sich drehen kann, so daß ein Lenken nach links erfolgen kann.Fig. 7 is a graph showing the characteristic of the relationship between the indicator current I of the indicator current function unit 73a and the torque T, where the ordinate indicates the indicator current I and the abscissa indicates the torque T. The positive side of the torque T along the abscissa indicates the torque when the steering wheel is turned to the right. The negative side of the torque T along the abscissa indicates the torque when the steering wheel is turned to the left. The positive side of the indicator current I along the ordinate indicates the current at which the motor 8 can rotate so that steering to the right can be performed. The negative side of the indicator current I indicates the current at which the motor 8 can rotate so that steering to the left can be performed.

Die einfach-strichpunktierten Linien bezeichnen die Charakteristiken des Verhältnisses zwischen dem Indikatorstrom I und dem Drehmoment T, das durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V&sub1;, V&sub2;, V&sub3; variabel ist. Die gestrichelten Linien bezeichnen den beim Rückdrehen des Lenkrads von der Indikatorstromfunktionseinheit 73b an den Motor 8 zu liefernden Indikatorstrom I. Der Indikatorstrom I wird durch den variablen Strom Ia variiert, der auf der Basis des Steuerwinkels und der Fahrzeuggeschwindigkeit V zum Zeitpunkt des Rückführens des Lenkrads bestimmt wird.The single-dot chain lines indicate the characteristics of the relationship between the indicator current I and the torque T which is variable by the vehicle speed V1, V2, V3. The dashed lines indicate the indicator current I to be supplied from the indicator current function unit 73b to the motor 8 when the steering wheel is returned. The indicator current I is varied by the variable current Ia which is determined on the basis of the steering angle and the vehicle speed V at the time of returning the steering wheel.

Der Bereich zwischen -D und D bezeichnet die Totzone, in der von dem Motor 8 keine Lenkhilfe zur Verfügung gestellt wird. Wenn das Lenkdrehmoment T nach rechts oder links die Spannbreite der Totzone -D bis D infolge eines Lenkvorgangs übersteigt, nimmt die Menge des in den Motor 8 strömenden Indikatorstroms I mit der Zunahme des Drehmoments T zu, was zu einer verstärkten Servolenkkraft von dem Motor 8 führt. In diesem Fall steigt der Betrag des Indikatorstroms I unabhängig von der eingegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V an, bis das Drehmoment T einen vorbestimmten niedrigen Drehmomentwert -Ts bis Ts erreicht. Sobald das Drehmoment T den vorbestimmten niedrigen Drehmomentwert übersteigt, hängt das Verhältnis zwischen dem Drehmoment T und dem Indikatorstrom I von der Fahrzeuggeschwindigkeit V&sub1;, V&sub2;, V&sub3; (wobei V&sub1; < V&sub2; < V&sub3;) ab. Folglich ist der Betrag des Indikatorstroms I gegenüber dem Drehmoment T um so niedriger, je höher die Fahrzeuggeschwindigkeit V ist.The range between -D and D indicates the dead zone in which no steering assistance is provided by the motor 8. When the steering torque T to the right or left exceeds the range of the dead zone -D to D as a result of a steering operation, the amount of the indicator current I flowing into the motor 8 increases with the increase in the torque T, resulting in a amplified power steering force from the motor 8. In this case, the magnitude of the indicator current I increases regardless of the input vehicle speed V until the torque T reaches a predetermined low torque value -Ts to Ts. Once the torque T exceeds the predetermined low torque value, the relationship between the torque T and the indicator current I depends on the vehicle speed V₁, V₂, V₃ (where V₁ < V₂ < V₃). Consequently, the higher the vehicle speed V, the lower the magnitude of the indicator current I relative to the torque T.

Wenn das Lenkrad nach rechts oder links und anschließend zurückgedreht wird, wird der variable Strom -Ia oder Ia, der durch die gestrichelte Linie angezeigt ist, in den Indikatorstrom I umgewandelt, wenn das Drehmoment T in die Totzone -D bis D gelangt. Wenn das Drehmoment T noch immer in der Totzone -D bis D bleibt, wird der Indikatorstrom I so von dem variablen Strom Ta gesteuert, daß der Indikatorstrom I konstant bleiben kann, wodurch dann der Motor 8 unter konstantem Drehmoment getrieben werden kann. Folglich bleibt die Servolenkkraft beim Zurückdrehen des Lenkrades konstant.When the steering wheel is turned right or left and then backward, the variable current -Ia or Ia indicated by the dashed line is converted into the indicator current I when the torque T enters the dead zone -D to D. When the torque T still remains in the dead zone -D to D, the indicator current I is controlled by the variable current Ta so that the indicator current I can remain constant, whereby the motor 8 can then be driven under constant torque. Consequently, the power steering force remains constant when the steering wheel is turned back.

Der Absolutwert des variablen Stroms Ia nimmt mit der Abnahme des der Variablenstromfunktionseinheit 73b zugeführten Wertes der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Vergrößerung des Lenkwinkels &Delta;&theta; zu. Folglich fließt bei Abnahme der Fahrzeuggeschwindigkeit V mehr Indikatorstrom I. Dies wiederum erhöht die Rückdrehkraft des Lenkrads.The absolute value of the variable current Ia increases with the decrease of the value of the vehicle speed V supplied to the variable current function unit 73b and the increase of the steering angle Δθ. Consequently, as the vehicle speed V decreases, more indicator current I flows. This in turn increases the return turning force of the steering wheel.

Fig. 8 zeigt das die auf das Lenkrad angewandte Rückdrehsteuerung darstellende Flußdiagramm.Fig. 8 shows the flow chart representing the reverse turn control applied to the steering wheel.

Zunächst liest die Steuereinheit 7 in Schritt S40 das Drehmoment T und stellt im folgenden Schritt S41 fest, ob das Drehmoment T in der Totzone liegt oder nicht. Wenn sich das Drehmoment T außerhalb der Totzone befindet, führt die Steuereinheit 7 den herkömmlichen Motor-Strom-Steuerablauf aus. Mit anderen Worten, der Wert des Indikatorstroms I wird auf der Basis des erkannten Drehmoments T und der Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt. Wenn das Drehmoment T in der Totzone liegt, wird als nächstes in Schritt S42 festgestellt, ob die Mittelpunktberechnungsroutine abgeschlossen ist oder nicht. Wenn sie bereits abgeschlossen ist, liest dann in Schritt S43 die Steuereinheit 7 die Drehposition des Motors 8 von dem Drehdetektor 17 ab. Anschließend bestimmt die Lenkwinkelentscheidungseinheit 71d in Schritt S44 den Lenkwinkel &Delta;&theta; (=&theta;r - &theta;m) durch Bezugnahme auf den relativen Lenkwinkel &theta;r und den Mittelpunkt &theta;m auf der Basis der ermittelten Drehposition des Motors 8.First, the control unit 7 reads the torque T in step S40 and determines whether the torque T is in the dead zone or not in the following step S41. If the torque T is outside the dead zone, the control unit 7 executes the conventional motor current control process. In other words, the value of the indicator current I is displayed on the Based on the detected torque T and the vehicle speed V. If the torque T is in the dead zone, it is next determined in step S42 whether the center point calculation routine is completed or not. If it is already completed, then in step S43 the control unit 7 reads the rotational position of the motor 8 from the rotation detector 17. Then, in step S44 the steering angle decision unit 71d determines the steering angle Δθ (=θr - θm) by referring to the relative steering angle θr and the center point θm on the basis of the detected rotational position of the motor 8.

Wenn der Lenkwinkel &theta; bestimmt ist, berechnet die Variablenstromfunktionseinheit 73b dann in Schritt S45 den Wert des variablen Stroms Ia durch Bezugnahme auf den Lenkwinkel &Delta;&theta; und die Fahrzeuggeschwindigkeit V, und die Indikatorstromfunktionseinheit 73a berechnet den Wert und die Richtung des Indikatorstroms I.Then, when the steering angle θ is determined, the variable current function unit 73b calculates the value of the variable current Ia by referring to the steering angle Δθ and the vehicle speed V in step S45, and the indicator current function unit 73a calculates the value and direction of the indicator current I.

Wenn die Berechnung des Mittelpunkts im Verlauf des Schritts S42 noch nicht abgeschlossen ist, liest anschließend in Schritt S46 die Steuereinheit 7 die Drehposition des Motors 8 von dem Drehdetektor 17 ab. Dann berechnet die Steuereinheit 7 in Schritt S47 den Wert des variablen Stroms Ia auf der Basis des Mindestwertes des Lenkwinkels, der durch die Routine zur Bestimmung der linken oder rechten Position des Lenkrades bestimmt worden ist (dieser Vorgang wird später beschrieben), und berechnet anschließend den Wert und die Richtung des Indikatorstroms I.If the calculation of the center point is not completed in the course of step S42, then in step S46 the control unit 7 reads the rotational position of the motor 8 from the rotation detector 17. Then in step S47 the control unit 7 calculates the value of the variable current Ia based on the minimum value of the steering angle determined by the routine for determining the left or right position of the steering wheel (this process will be described later), and then calculates the value and direction of the indicator current I.

Fig. 9 zeigt ein Flußdiagramm, das die Routine zur Berechnung des Mittelpunkts des Lenkwinkels darstellt. Zunächst liest die Steuereinheit 8 in Schritt S50 die Fahrzeuggeschwindigkeit V. In Schritt S51 stellt die Steuereinheit 7 fest, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V höher als der Schwellenwert Vs2 ist oder nicht. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V den Schwellenwert Vs2 übersteigt, bestimmt die Steuereinheit 7 in Schritt S52 den eingestellten Drehmomentwert Ts2 entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit V. Anschließend liest die Steuereinheit 7 in Schritt S53 das Drehmoment T und stellt in Schritt S54 fest, ob der Wert des Drehmomentes T niedriger als der eingestellte Drehmomentwert Ts2 ist oder nicht. Wenn der Wert des Drehmomentwertes T unter dem eingestellten Drehmomentwert Ts2 liegt, bestimmt die Steuereinheit 7 in Schritt S541 den eingestellten Winkelgeschwindigkeitswert &omega;s entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit V. Im nächsten Schritt S542 liest die Steuereinheit 7 den Wert der Winkelgeschwindigkeit &omega; des Lenkwinkels, die von der Winkelgeschwindigkeitsdetektoreinheit 71b ermittelt worden ist, und stellt in Schritt S543 fest, ob der Wert der Winkelgeschwindigkeit &omega; unter dem eingestellten Winkelgeschwindigkeitswert &omega;s liegt oder nicht. Wenn der Wert der Winkelgeschwindigkeit &omega; geringer als &omega;s ist, stellt die Steuereinheit 7 fest, daß das Fahrzeug geradeaus fährt und zählt in Schritt S55 die Runden, in denen zugelassen wird, daß die Winkelgeschwindigkeit &omega; unter der eingestellten Winkelgeschwindigkeit &omega;s bleibt. Anschließend liest die Steuereinheit 8 in Schritt S56 die Drehposition des Motors 8 im Verlauf des Zählvorgangs. In Schritt S57 addiert die Steuereinheit 7 die Drehposition des Motors 8 zu der Summe der Drehpositionen bis zur letzten Runde hinzu und berechnet den Mittelpunkt des Lenkwinkels durch Dividieren des Ergebnisses dieser Addition durch die gezählten Runden, um den Wert des Mittelpunkts des Lenkwinkels zu ersetzen. Wenn während des Ablaufs von Schritt S51 die Fahrzeuggeschwindigkeit V unter dem Schwellenwert Ts2 liegt oder das Drehmoment T größer ist als der eingestellte Drehmomentwert Ts2 oder die Winkelgeschwindigkeit &omega; höher ist als die eingestellte Winkelgeschwindigkeit &omega;s, kehrt der Betriebsablauf zurück. Wenn also das Drehmoment T 0 wird, während der Fahrer das Lenkrad losläßt, damit das Lenkrad in seine Ausgangsposition zurückkehren kann, bestimmt die Steuereinheit 8 nicht, daß dies das Geradeausfahren des Fahrzeuges ist, wodurch die zur Berechnung des Mittelpunkts des Lenkwinkels erforderliche Zeit verkürzt wird.Fig. 9 is a flowchart showing the routine for calculating the center of the steering angle. First, the control unit 8 reads the vehicle speed V in step S50. In step S51, the control unit 7 determines whether the vehicle speed V is higher than the threshold value Vs2 or not. If the vehicle speed V exceeds the threshold value Vs2, the control unit 7 determines the set torque value Ts2 corresponding to the vehicle speed V in step S52. Then, the control unit 7 reads in In step S53, the control unit 7 detects the torque T and determines whether or not the value of the torque T is lower than the set torque value Ts2 in step S54. If the value of the torque value T is lower than the set torque value Ts2, the control unit 7 determines the set angular velocity value ωs corresponding to the vehicle speed V in step S541. In the next step S542, the control unit 7 reads the value of the angular velocity ω of the steering angle detected by the angular velocity detecting unit 71b and determines whether or not the value of the angular velocity ω is lower than the set angular velocity value ωs in step S543. If the value of the angular velocity ω is lower than ωs, the control unit 7 determines that the vehicle is traveling straight and counts the laps in which the angular velocity ω is allowed to remain lower than the set angular velocity ωs in step S55. Then, in step S56, the control unit 8 reads the rotational position of the motor 8 in the course of the counting operation. In step S57, the control unit 7 adds the rotational position of the motor 8 to the sum of the rotational positions up to the last lap, and calculates the center point of the steering angle by dividing the result of this addition by the counted laps to replace the value of the center point of the steering angle. During the process of step S51, if the vehicle speed V is below the threshold value Ts2 or the torque T is larger than the set torque value Ts2 or the angular velocity ω is larger than the set angular velocity ωs, the operation returns. Therefore, if the torque T becomes 0 while the driver releases the steering wheel to allow the steering wheel to return to its original position, the control unit 8 does not determine that this is the straight running of the vehicle, thereby shortening the time required to calculate the center point of the steering angle.

Die Steuereinheit 7 führt die Rückkehrsteuerung auf der Basis der nachfolgend gezeigten Routine zur Bestimmung der linken und rechten Positionen aus, bis die Berechnung des Mittelpunktes des Lenkwinkels vollständig abgeschlossen ist.The control unit 7 executes the return control based on the left position determination routine shown below. and right positions until the calculation of the center of the steering angle is completely finished.

Fig. 10 stellt ein Flußdiagramm dar, das die Routine zur Bestimmung der rechten und linken Positionen des Lenkrads darstellt. Bei dieser Routine werden die folgenden Schritte ausgeführt. Zunächst liest die Steuereinheit 7 in Schritt S60 die Fahrzeuggeschwindigkeit V und stellt in Schritt S61 fest, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V höher als der Schwellenwert Vs3 ist oder nicht. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V höher ist, liest die Steuereinheit 7 in Schritt S62 das Drehmoment T und integriert dann das Drehmoment T in den folgenden Schritt S63, um festzustellen, ob der integrierte Wert rechts liegt oder nicht. Falls ja, erneuert die Steuereinheit 7 in Schritt S65 den Wert der rechten Position des Mindestlenkwinkelwerts. Wenn der integrierte Wert links liegt, erneuert die Steuereinheit 7 den Wert der linken Position des Mindestlenkwinkelwerts in Schritt S64, und dann kehrt der Betriebsablauf zurück. Unter Verwendung dieser Mindestwerte und der Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt die Steuereinheit 7 den Wert des variablen Stroms Ia.Fig. 10 is a flow chart showing the routine for determining the right and left positions of the steering wheel. In this routine, the following steps are carried out. First, the control unit 7 reads the vehicle speed V in step S60 and determines whether or not the vehicle speed V is higher than the threshold value Vs3 in step S61. If the vehicle speed V is higher, the control unit 7 reads the torque T in step S62 and then integrates the torque T in the following step S63 to determine whether or not the integrated value is on the right. If so, the control unit 7 updates the value of the right position of the minimum steering angle value in step S65. If the integrated value is on the left, the control unit 7 updates the value of the left position of the minimum steering angle value in step S64, and then the operation returns. Using these minimum values and the vehicle speed V, the control unit 7 determines the value of the variable current Ia.

Nunmehr erfolgt der Ablauf zur Steuerung der Winkelgeschwindigkeit des Lenkrades.The process for controlling the angular velocity of the steering wheel now takes place.

Die Winkelgeschwindigkeitsdetektoreinheit 71b liest die Drehposition des Motors 8 aus dem Drehdetektor 17, berechnet den Lenkwinkel, berechnet die Winkelgeschwindigkeit &omega; durch Ausführung zeitlicher Differenzierung des berechneten Lenkwinkels und führt den Wert der berechneten Winkelgeschwindigkeit der Subtraktionsstromfunktionseinheit 73c zu. Die Subtraktionsstromfunktionseinheit 73c berechnet den Wert des Subtraktionsstromes Ir entsprechend dem Verhältnis zwischen der eingegebenen Winkelgeschwindigkeit &omega; und der Fahrzeuggeschwindigkeit V. Der Subtraktionsstrom Ir wird mit dem Inkrementieren der Winkelgeschwindigkeit &omega; inkrementiert und der der Winkelgeschwindigkeit &omega; entsprechende Wert des Subtraktionsstroms Ir wird entsprechend der Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit V inkrementiert. Die Subtraktionsstromfunktionseinheit 73c gibt den Wert des Subtraktionsstroms Ir, der auf der Basis dieses Verhältnisses berechnet worden ist, an den Subtraktor 74b weiter, der dann den Subtraktionsstrom Ir von dem Indikatorstrom I subtrahiert. Wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt und die Winkelgeschwindigkeit hoch ist, d.h. wenn das Lenkrad schnell betätigt wird, nimmt folglich die Menge des Subtraktionsstroms Ir im Vergleich zum Führen des Fahrzeugs mit niedriger Geschwindigkeit zu, und der Indikatorstrom T wird gering gehalten, wodurch das Gefühl des Schwimmens des Fahrzeugs bei hoher Fahrgeschwindigkeit unterdrückt wird und ferner eine übermäßige Rückdrehbewegung des Lenkrads während der Rückkehrbewegung desselben verhindert werden kann.The angular velocity detecting unit 71b reads the rotational position of the motor 8 from the rotation detector 17, calculates the steering angle, calculates the angular velocity ω by performing time differentiation of the calculated steering angle, and supplies the value of the calculated angular velocity to the subtraction current function unit 73c. The subtraction current function unit 73c calculates the value of the subtraction current Ir according to the relationship between the input angular velocity ω and the vehicle speed V. The subtraction current Ir is incremented with the increment of the angular velocity ω, and the value of the subtraction current Ir corresponding to the angular velocity ω is increased according to the increase of the vehicle speed V. incremented. The subtraction current function unit 73c supplies the value of the subtraction current Ir calculated on the basis of this ratio to the subtractor 74b, which then subtracts the subtraction current Ir from the indicator current I. Consequently, when the vehicle is running at high speed and the angular velocity is high, that is, when the steering wheel is operated quickly, the amount of the subtraction current Ir increases as compared with when the vehicle is running at low speed, and the indicator current T is kept small, whereby the feeling of floating of the vehicle at high running speed can be suppressed and further, excessive back-turning movement of the steering wheel during the return movement thereof can be prevented.

Im folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Um das Gefühl des Schwimmens beim Lenkvorgang, das auftritt, wenn ein beträchtlicher Betrag an Steuerhilfskraft bei hoher Fahrgeschwindigkeit aufgebracht wird, sowie das Gefühl eines umständlichen Lenkvorgangs, das durch die Trägheit des Servolenkmotors verursacht wird, zu unterbinden, führt die Servolenkvorrichtung des vorhergehenden Ausführungsbeispiels einen Steuervorgang zur Verringerung der Servolenkkraft durch Subtrahieren des Wertes, der der Winkelgeschwindigkeit der Lenkradumdrehung und der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, von dem Zielwert des durch den Motor fIießenden Treiberstroms aus. Als Ergebnis wird das Gefühl des Schwimmens und der Umständlichkeit während des Lenkens unterbunden.A second embodiment of the invention will be described below. In order to suppress the feeling of floating in the steering operation that occurs when a considerable amount of steering assist force is applied at a high vehicle speed, and the feeling of awkward steering operation caused by the inertia of the power steering motor, the power steering apparatus of the foregoing embodiment carries out a control operation for reducing the power steering force by subtracting the value corresponding to the angular velocity of steering wheel rotation and the vehicle speed from the target value of the drive current flowing through the motor. As a result, the feeling of floating and awkwardness during steering is suppressed.

Das Ausgangsdrehmoment, das sich aus dem dem Lenkrad zuzuführenden Eingangsdrehmoment plus der Servolenkkraft zusammensetzt, wird durch das Steuersystem des vorhergehenden Ausführungsbeispiels gleichmäßig verringert, ungeachtet des Betrags des Eingangsdrehmoments. Mit anderen Worten, der vorhergehende Steuervorgang vergrößert das Eingangsdrehmoment, das zum Erreichen des vorbestimmten Ausgangsdrehmomentes erforderlich ist.The output torque, which is composed of the input torque to be supplied to the steering wheel plus the power steering force, is uniformly reduced by the control system of the foregoing embodiment regardless of the amount of the input torque. In other words, the foregoing control operation increases the input torque required to achieve the predetermined output torque.

Dennoch sind bei Betätigung der Servolenkvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels die Werte von Eingangsdrehmoment und Ausgangsdrehmoment einander gleich, da die Servolenkkraft nicht zu dem Eingangsdrehmoment in der Totzone addiert wird, und, da die Servolenkkraft dem Eingangsdrehmoment außerhalb der Totzone hinzuaddiert wird, ist das Verhältnis des Ausgangsdrehmoments gegenüber dem Eingangsdrehmoment höher als das in der Totzone. Dementsprechend ist bei Ausführung des Steuervorgangs dieses Ausführungsbeispiels der Inkrementalbetrag des Eingangsdrehmoments, der zum Erreichen des vorbestimmten Ausgangsdrehmoments erforderlich ist, in dem Fall, daß das Eingangsdrehmoment außerhalb der Totzone liegt, geringer als dann, wenn es innerhalb der Totzone liegt. Da der Inkrementalbetrag des Eingangsdrehmoments in bzw. außerhalb der Totzone unterschiedlich ist, wird daher der durch den oben beschriebenen Steuervorgang beschriebene Dämpfungseffekt intermittierend, wodurch während des Lenkvorgangs ein Gefühl der Diskontinuität erzeugt wird. Um zu verhindern, daß der Dämpfungseffekt intermittierend ist, subtrahiert die Servolenkvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels auch den ermittelten Drehmomentwert.However, when the power steering device of this embodiment is operated, the values of input torque and output torque are equal to each other since the power steering force is not added to the input torque in the dead zone, and since the power steering force is added to the input torque outside the dead zone, the ratio of the output torque to the input torque is higher than that in the dead zone. Accordingly, when the control operation of this embodiment is carried out, the incremental amount of input torque required to achieve the predetermined output torque is smaller in the case where the input torque is outside the dead zone than when it is inside the dead zone. Therefore, since the incremental amount of input torque is different in and outside the dead zone, the damping effect described by the control operation described above becomes intermittent, thereby creating a sense of discontinuity during the steering operation. In order to prevent the damping effect from being intermittent, the power steering apparatus of the second embodiment also subtracts the detected torque value.

Im folgenden wird der Steuervorgang der Steuereinheit 7 des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung beschrieben.The control operation of the control unit 7 of the second embodiment of the invention is described below.

Fig. 11 zeigt das schematische Blockschaltbild, das Aufbau und Betrieb der Steuereinheit 7 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.Fig. 11 shows the schematic block diagram illustrating the structure and operation of the control unit 7 according to the second embodiment of the invention.

Der Phasenkompensator 71a zur Stabilisierung des Steuersystems schiebt die Phase des Drehmomentdetektorsignals nach dessen Empfang von dem Drehmomentsensor 6 vor. Dann wird das phasenkompensierte Drehmomentdetektorsignal dem Subtraktor 74a als Kompensationsdetektordrehmomentsignal Tc zugeführt. Das von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 18 ausgegebene Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektorsignal wird der Indikatorstromfunktionseinheit 73a zugeführt, die Indikatorstrom I zur Zuführung zum Motor 8 erzeugt. Das Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektorsignal von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 18 wird ferner der Subtraktionssignalfunktionseinheit 73c zugeführt, die das Subtraktionssignal Sr zum Subtrahieren der Werte des Drehmomentdetektorsignals und des Indikatorstroms I erzeugt. Das Rotationsdetektorsignal von dem Drehdetektor 17 wird der Winkelgeschwindigkeitsdetektoreinheit 71b zugeführt, die dann das Rotationsdetektorsignal differenziert. Das Ergebnis dieser Differenzierung wird der Subtraktionssignalfunktionseinheit 73c als Winkelgeschwindigkeit &omega; zugeführt.The phase compensator 71a for stabilizing the control system advances the phase of the torque detection signal after receiving it from the torque sensor 6. Then, the phase-compensated torque detection signal is supplied to the subtractor 74a as a compensation detection torque signal Tc. The vehicle speed detection signal output from the vehicle speed sensor 18 is supplied to the indicator current function unit 73a, which generates indicator current I for supply to the motor 8. The vehicle speed detection signal from the vehicle speed sensor 18 is further supplied to the subtraction signal function unit 73c, which generates the subtraction signal Sr for subtracting the values of the torque detection signal and the indicator current I. The rotation detection signal from the rotation detector 17 is supplied to the angular velocity detection unit 71b, which then differentiates the rotation detection signal. The result of this differentiation is supplied to the subtraction signal function unit 73c as the angular velocity ω.

Die Subtraktionssigalfunktionseinheit 73c verarbeitet das Verhältnis zwischen der Winkelgeschwindigkeit &omega; und dem Subtraktionssignal Sr auf der Basis des Wertes der Fahrzeuggeschwindigkeit funktionell. Der Wert des Subtraktionssignals Sr wird auf der Basis der Winkelgeschwindigkeit &omega; und der Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnet, und anschließend wird das Subtraktionssignal Sr den ersten und zweiten Verstärkungskompensatoren 75a und 75b zugeführt. Der erste Verstärkungskompensator 75a berechnet das Subtraktionsdrehmoment Tr, wobei das Eingangssubtraktionssignal Sr von dem Kompensationsermittlungsdrehmoment Tc subtrahiert wird, indem das Eingangssubtraktionssignal Sr mit den vorbestimmten Malen multipliziert wird. Das Ergebnis dieser Multiplikation wird dem Subtraktor 74a zugeführt.The subtraction signal function unit 73c functionally processes the relationship between the angular velocity ω and the subtraction signal Sr based on the value of the vehicle speed. The value of the subtraction signal Sr is calculated based on the angular velocity ω and the vehicle speed V, and then the subtraction signal Sr is supplied to the first and second gain compensators 75a and 75b. The first gain compensator 75a calculates the subtraction torque Tr, subtracting the input subtraction signal Sr from the compensation detection torque Tc by multiplying the input subtraction signal Sr by the predetermined times. The result of this multiplication is supplied to the subtractor 74a.

Der Subtraktor 74a subtrahiert das Subtraktionsdrehmoment Tr von dem Eingangskompensationsermittlungsdrehmoment Tc und dann wird das Ergebnis dieser Subtraktion der Indikatorstromfunktionseinheit 73a als Eingangsdrehmoment T zugeführt. Die Indikatorstromfunktionseinheit 73a verarbeitet das Verhältnis zwischen dem Eingangsdrehmoment T und dem Indikatorstrom I auf der Basis des Wertes der Fahrzeuggeschwindigkeit V funktionell. Der Wert des Indikatorstroms I wird auf der Basis des Eingangsdrehmoments T und der Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnet und anschließend wird der Indikatorstrom I dem Subtraktor 74b zugeführt.The subtractor 74a subtracts the subtraction torque Tr from the input compensation determination torque Tc, and then the result of this subtraction is supplied to the indicator current functional unit 73a as the input torque T. The indicator current functional unit 73a functionally processes the relationship between the input torque T and the indicator current I based on the value of the vehicle speed V. The value of the indicator current I is calculated based on the input torque T and the vehicle speed V, and then the indicator current I is supplied to the subtractor 74b.

Der zweite Verstärkungskompensator 75b berechnet den Subtraktionsstrom Ir, wobei das Eingangssubtraktionssignal Sr von dem Indikatorstrom I subtrahiert wird, indem das Eingangssubtraktionssignal Sr mit den vorbestimmten Malen multipliziert wird. Das Ergebnis dieser Subtraktion wird dem Subtraktor 74b zugeführt. Der Subtraktor 74b subtrahiert den Subtraktionsstrom Ir von dem Eingangsindikatorstrom I und führt das Ergebnis anschließend dem Subtraktor 74c zu.The second gain compensator 75b calculates the subtraction current Ir, subtracting the input subtraction signal Sr from the indicator current I by multiplying the input subtraction signal Sr by the predetermined times. The result of this subtraction is supplied to the subtractor 74b. The subtractor 74b subtracts the subtraction current Ir from the input indicator current I and then supplies the result to the subtractor 74c.

Der Subtraktor 74c subtrahiert das von der Stromdetektorschaltung 71e, die einen in die Leitung des Motors 8 eingesetzten (nicht dargestellten) Stromdetektorwiderstand aufweist, ausgegebene Rückführungssignal und ermittelt den von dem Motor 8 verbrauchten Strom anhand des Ergebnisses dieser Subtraktion. Dann wird das Ergebnis dieser Subtraktion über die PWM-Treiberschaltung 72a dem Motor 8 zugeführt. Die Stromdetektorschaltung 71e ist so konstruiert, daß sie Strom ermittelt, einschließlich Schwungradstrom des Motors 8, wodurch die Stromschleife stabilisiert wird.The subtractor 74c subtracts the feedback signal output from the current detector circuit 71e having a current detector resistor (not shown) inserted in the line of the motor 8, and detects the current consumed by the motor 8 from the result of this subtraction. Then, the result of this subtraction is supplied to the motor 8 via the PWM driver circuit 72a. The current detector circuit 71e is designed to detect current including flywheel current of the motor 8, thereby stabilizing the current loop.

Im folgenden wird der Funktionsablauf beschrieben. Fig. 12 zeigt ein Flußdiagramm, das die Steuerroutine zur Verringerung der Servolenkkraft entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Winkelgeschwindigkeit des Lenkrads zeigt.The operational sequence is described below. Fig. 12 shows a flow chart showing the control routine for reducing the power steering force according to the vehicle speed and the angular velocity of the steering wheel.

Zunächst liest die Steuereinheit 7 in Schritt S1 das Drehmomentdetektorsignal, die Rotationsgeschwindigkeit des Lenkrads und die Fahrzeuggeschwindigkeit V von dem Drehmomentsensor 6, dem Drehdetektor 17 bzw. dem Fahrzeugeschwindigkeitssensor 18.First, in step S1, the control unit 7 reads the torque detector signal, the rotation speed of the steering wheel and the vehicle speed V from the torque sensor 6, the rotation detector 17 and the vehicle speed sensor 18, respectively.

Dann wandelt der Phasenkompensator 71a in Schritt S2 das Drehmomentdetektorsignal in das Kompensationsermittlungsdrehmoment Tc um, und gleichzeitig berechnet die Winkelgeschwindigkeitsdetektoreinheit 71b die Winkelgeschwindigkeit &omega; auf der Basis der Rotationsgeschwindigkeit des Lenkrades.Then, in step S2, the phase compensator 71a converts the torque detection signal into the compensation detection torque Tc, and at the same time, the angular velocity detection unit 71b calculates the angular velocity ω based on the rotational speed of the steering wheel.

In Schritt S3 berechnet die Subtraktionsignalfunktionseinheit 73c das Subtraktionssignal Sr auf der Basis der Eingangsfahrzeuggeschwindigkeit V und der Winkelgeschwindigkeit &omega; und anschließend wird das Subtraktionssignal Sr den ersten und zweiten Verstärkungskompensatoren 75a und 75b zugeführt.In step S3, the subtraction signal function unit 73c calculates the subtraction signal Sr based on the input vehicle speed V and the angular velocity ω, and then the subtraction signal Sr is supplied to the first and second gain compensators 75a and 75b.

Fig. 13 ist eine graphische Darstellung der Charakteristik des Verhältnisses zwischen dem Subtraktionssignal Sr und der Winkelgeschwindigkeit &omega; in der Subtraktionssignalfunktionseinheit 73c. Der Wert des Subtraktionssignals Sr nimmt proportional zu der Zunahme der Winkelgeschwindigkeit &omega; ebenfalls zu, wobei das Proportionalverhältnis von der Fahrzeuggeschwindigkeit V&sub1;, V&sub2;, V&sub3; abhängt (wobei V&sub1; < V&sub2; < V&sub3;). Je höher die Fahrzeuggeschwindigkeit V ist, desto größer ist das Verhältnis von Subtraktionssignal Sr zu Eingangswinkelgeschwindigkeit &omega;. Folglich ist der Wert des Subtraktionssignals Sr um so höher, je höher die Fahrzeuggeschwindigkeit V und die Winkelgeschwindigkeit &omega; sind. Während Schritt S3 abläuft, berechnet der erste Verstärkungskompensator 75a das Subtraktionsdrehmoment Tr, indem er das Subtraktionssignal Sr mit den vorbestimmten Malen multipliziert. Gleichermaßen berechnet der zweite Verstärkungskompensator 75b den Subtraktionsstrom Ir, indem er das Subtraktionssignal Sr mit den vorbestimmten Malen multipliziert.Fig. 13 is a graph showing the characteristic of the relationship between the subtraction signal Sr and the angular velocity ω in the subtraction signal function unit 73c. The value of the subtraction signal Sr also increases in proportion to the increase in the angular velocity ω, and the proportionality depends on the vehicle speed V₁, V₂, V₃ (where V₁ < V₂ < V₃). The higher the vehicle speed V is, the larger the ratio of the subtraction signal Sr to the input angular velocity ω. Consequently, the higher the vehicle speed V and the angular velocity ω are, the higher the value of the subtraction signal Sr is. While step S3 is proceeding, the first gain compensator 75a calculates the subtraction torque Tr by multiplying the subtraction signal Sr by the predetermined times. Similarly, the second gain compensator 75b calculates the subtraction current Ir by multiplying the subtraction signal Sr by the predetermined times.

In Schritt S4 subtrahiert der Subtraktor 74a zur Bestimmung des Eingangsdrehmoments Tr das Subtraktionsdrehmoment Tr von dem Kompensationsermittlungsdrehmoment Tc.In step S4, the input torque Tr determining subtractor 74a subtracts the subtraction torque Tr from the compensation determining torque Tc.

In Schritt S5 erzeugt die Indikatorstromfunktionseinheit 73a den Indikatorstrom I zur Zufuhr zu dem Motor 8 auf der Basis des Eingangsdrehmoments T und der Fahrzeuggeschwindigkeit V. Das Verfahren zur Bestimmung des Indikatorstroms I ist in Fig. 14 dargestellt.In step S5, the indicator current function unit 73a generates the indicator current I for supply to the motor 8 based on the input torque T and the vehicle speed V. The method for determining the indicator current I is shown in Fig. 14.

Fig. 14 zeigt eine graphische Darstellung der Charakteristik des Verhältnisses zwischen dem Indikatorstrom I und dem Eingangsdrehmoment T in der Indikatorstromfunktionseinheit 73a. Die Ordinate bezeichnet den Indikatorstrom I und die Abszisse das Eingangsdrehmoment T. Die positive Seite des Eingangsdrehmoments T entlang der Abszisse bezeichnet das Eingangsdrehmoment T beim Drehen des Lenkrads nach rechts. Die negative Seite des Eingangsdrehmoments T entlang der Abszisse bezeichnet das Eingangsdrehmoment T beim Drehen des Lenkrads nach links. Die positive Seite des Indikatorstroms I entlang der Ordinaten bezeichnet den Strom, der ein Drehen des Motors 8 in Richtung des Lenkens des Fahrzeugs nach rechts zuläßt. Die negative Seite des Indikatorstroms I entlang der Ordinaten bezeichnet den Strom, der ein Drehen des Motors 8 in Richtung des Lenkens des Fahrzeugs nach links zuläßt. Die einfachstrichpunktierte Linie bezeichnet diese Charakteristik, die durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V&sub1;, V&sub2;, V&sub3; variabel ist.Fig. 14 shows a graphical representation of the characteristic of the relationship between the indicator current I and the input torque T in the indicator current function unit 73a. The ordinate denotes the indicator current I and the abscissa the input torque T. The positive side of the input torque T along the abscissa indicates the input torque T when the steering wheel is turned to the right. The negative side of the input torque T along the abscissa indicates the input torque T when the steering wheel is turned to the left. The positive side of the indicator current I along the ordinate indicates the current that allows the motor 8 to rotate in the direction of steering the vehicle to the right. The negative side of the indicator current I along the ordinate indicates the current that allows the motor 8 to rotate in the direction of steering the vehicle to the left. The single-dot chain line indicates this characteristic, which is variable by the vehicle speed V₁, V₂, V₃.

Der Bereich zwischen den Bezugszeichen -D und D stellt die Totzone dar. Wenn beim Lenken das Eingangsdrehmoment T zur Durchführung des Lenkens nach rechts oder links den Bereich der Totzone von -D bis D übersteigt, dann nimmt die Menge des durch den Motor 8 fließenden Indikatorstroms I mit der Zunahme des Eingangsdrehmoments T zu. Folglich wird die Servolenkkraft von dem Motor 8 verstärkt. In diesem Fall nimmt die Menge des Indikatorstroms I unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit V zu, bis das Eingangsdrehmoment die vorbestimmten niedrigen Werte -Ts bis Ts erreicht. Wenn das Eingangsdrehmoment die vorbestimmten niedrigen Drehmomentwerte -Ts bis Ts überschreitet, hängt das Verhältnis zwischen dem Eingangsdrehmoment T und dem Indikatorstrom I von der Fahrzeuggeschwindigkeit V&sub1;, V&sub2;, V&sub3; ab (wobei V&sub1; < V&sub2; < V&sub3;). Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V sich erhöht, wird der Betrag des Indikatorstroms I relativ zu dem Eingangsdrehmoment T geringer.The area between reference symbols -D and D represents the dead zone. When the input torque T for performing right or left steering exceeds the dead zone range from -D to D during steering, the amount of indicator current I flowing through the motor 8 increases with the increase of the input torque T. Consequently, the power steering force from the motor 8 is amplified. In this case, the amount of indicator current I increases regardless of the vehicle speed V until the input torque reaches the predetermined low values -Ts to Ts. When the input torque exceeds the predetermined low torque values -Ts to Ts, the relationship between the input torque T and the indicator current I depends on the vehicle speed V₁, V₂, V₃ (where V₁ < V₂ < V₃). As the vehicle speed V increases, the magnitude of the indicator current I relative to the input torque T decreases.

In Schritt S6 subtrahiert der Subtraktor 74b den Subtraktionsstrom Ir von dem Indikatorstrom I. Dann wird in Schritt S7 der Motor 8 von dem Indikatorstrom I, von dem der Subtraktionsstrom Tr abgezogen worden ist, angetrieben. Wenn das Eingangsdrehmoment T in der Indikatorstromfunktionseinheit 73a in der Totzone bleibt, steigert die Subtraktion des Subtraktionsstromes Ir von dem Indikatorstrom I den Inkrementalbetrag des Lenkdrehmomentes in effektiverer Weise als dann, wenn das Eingangsdrehmoment T von der Totzone abgeschnitten wird. Dies liegt daran, daß das Subtrahieren des Indikatorstroms I eine wesentliche Wirkung hat, da in der Totzone kein Servolenkvorgang durchgeführt wird, und wenn sich das Eingangsdrehmoment T in der Totzone befindet, ist das Verhältnis von tatsächlich der Lenkvorrichtung zugeführtem Ausgangsdrehmoment gegenüber dem durch den Lenkvorgang erzeugten Eingangsdrehmoment T geringer im Vergleich zu dem Verhältnis, das sich ergibt, wenn das Eingangsdrehmoment T außerhalb der Totzone liegt. Dennoch ist der Effekt der Subtraktion in der Totzone größer als der Effekt, der sich außerhalb der Totzone durch einfaches Subtrahieren des Indikatorstroms I ergibt, und beim Lenken hat der Fahrer ein Gefühl der Diskontinuität. Um dies zu verhindern, subtrahiert der Subtraktor 74b das Subtraktionsdrehmoment Tr von dem Kompensationsermittlungsdrehmoment Tc stromaufwärts der Indikatorstromfunktionseinheit 73a, um die Wirkung der Subtraktion außerhalb der Totzone zu fördern und den Inkrementalbetrag des Lenkdrehmoments zu vergrößern. Dieser Vorgang wird auf der Basis der unten aufgeführten Gründe ausgeführt. Wenn das Kompensationsermittlungsdrehmoment Tc vor der Erzeugung des Indikatorstroms I subtrahiert wird, ergibt sich keine Subtraktionswirkung gegenüber dem Indikatorstrom I, da kein Indikatorstrom gegeben ist, wenn sich das Eingangsdrehmoment T in der Totzone befindet, während eine bedeutende Wirkung der Subtraktion gegenüber dem Indikatorstrom I nur dann auftritt, wenn das Eingangsdrehmoment T außerhalb der Totzone gegeben ist.In step S6, the subtractor 74b subtracts the subtraction current Ir from the indicator current I. Then, in step S7, the motor 8 is driven by the indicator current I from which the subtraction current Tr has been subtracted. When the input torque T in the indicator current function unit 73a remains in the dead zone, the subtraction of the subtraction current Ir from the indicator current I increases the incremental amount of the steering torque more effectively than when the input torque T is cut off from the dead zone. This is because subtracting the indicator current I has a significant effect because no power steering operation is performed in the dead zone, and when the input torque T is in the dead zone, the ratio of the output torque actually supplied to the steering device to the input torque T generated by the steering operation is smaller compared to the ratio that results when the input torque T is outside the dead zone. Nevertheless, the effect of the subtraction in the dead zone is greater than the effect that results outside the dead zone by simply subtracting the indicator current I, and the driver has a feeling of discontinuity when steering. To prevent this, the subtractor 74b subtracts the subtraction torque Tr from the compensation detection torque Tc upstream of the indicator current functional unit 73a to promote the effect of subtraction outside the dead zone and increase the incremental amount of the steering torque. This operation is carried out based on the reasons listed below. If the compensation detection torque Tc is subtracted before the generation of the indicator current I, there is no subtraction effect on the indicator current I because there is no indicator current when the input torque T is in the dead zone, while a significant effect of subtraction on the indicator current I occurs only when the input torque T is outside the dead zone.

Wie oben erwähnt, wirkt der Subtraktionsstrom Ir der Zunahme des Lenkdrehmoments nur dann effektiv entgegen, wenn das Eingangsdrehmoment T in der Totzone ist. Dagegen wirkt das Subtraktionsdrehmoment Tr nur dann effektiv, wenn das Eingangsdrehmoment T außerhalb der Totzone ist. Folglich besteht bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Möglichkeit, das Gefühl der Diskontinuität aufgrund der Subtraktionssteuerung über das Ausgangsdrehmoment beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit zu unterbinden, indem die Verstärkungsfaktoren der ersten und zweiten Verstärkungskompensatoren 75a und 75b korrekt eingestellt werden.As mentioned above, the subtraction current Ir effectively counteracts the increase in the steering torque only when the input torque T is in the dead zone. On the other hand, the subtraction torque Tr effectively counteracts the increase in the steering torque only when the input torque T is outside the dead zone. Consequently, in the second embodiment of the invention, it is possible to suppress the feeling of discontinuity due to the subtraction control over the output torque during high-speed driving by adjusting the gains the first and second gain compensators 75a and 75b are correctly adjusted.

Im folgenden wird das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Um das durch den Dämpfungseffekt bewirkte Auftreten des Gefühls von Diskontinuität beim Eintreten in die Totzone und bei deren Verlassen zu verhindern, ist das zweite Ausführungsbeispiel darauf gerichtet, das Gefühl der Diskontinuität während des Lenkvorgangs zu unterdrücken, und zwar durch Subtrahieren der Werte, die einzeln vorbestimmt sind, so daß die von dem dem Lenkrad zuzuführenden Drehmomentdetektorwert und dem Zielwert des Servolenkmotorstroms zu subtrahierenden Werte entsprechend der Erhöhung der Winkelgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit vergrößert werden können.The third embodiment of the invention will be described below. In order to prevent the occurrence of the feeling of discontinuity when entering and leaving the dead zone caused by the damping effect, the second embodiment is directed to suppress the feeling of discontinuity during the steering operation by subtracting the values that are individually predetermined so that the values to be subtracted from the torque detection value to be supplied to the steering wheel and the target value of the power steering motor current can be increased in accordance with the increase in the angular velocity and the vehicle speed.

Durch bloße Anwendung des Steuerverfahrens des Subtrahierens der einzeln vorbestimmten Werte von dem Drehmomentdetektorwert und dem Zielwert des Motorantriebsstroms entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Winkelgeschwindigkeit kann sich dennoch, wie oben beschrieben, bei Betätigung des Lenkrads durch Feineinstellung des Lenkwinkels nur ein geringer Subtraktionsbetrag ergeben, obwohl sich ein wesentlicher Subtraktionsbetrag ergeben kann, wenn das Lenkrad bei hoher Fahrgeschwindigkeit schnell betätigt wird. Folglich fühlt sich die Lenkung bei hoher Fahrgeschwindigkeit zu leicht an, was wiederum die Lenkstabilität herabsetzt.However, as described above, by merely applying the control method of subtracting the individually predetermined values from the torque detection value and the target value of the motor drive current according to the vehicle speed and the angular velocity, only a small amount of subtraction may result when the steering wheel is operated by finely adjusting the steering angle, although a substantial amount of subtraction may result when the steering wheel is quickly operated at high traveling speed. As a result, the steering feels too light at high traveling speed, which in turn reduces the steering stability.

Um dies zu verhindern, schafft das dritte Ausführungsbeispiel das Gefühl einer dynamischen Scheinreibung durch Erhöhen des von dem Lenkdrehmomentdetektorwert und dem Zielwert des Motorstroms entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit V subtrahierbaren Wertes immer, wenn die Winkelgeschwindigkeit den vorbestimmten Wert übersteigt.To prevent this, the third embodiment creates the feeling of dynamic pseudo-friction by increasing the value subtractable from the steering torque detection value and the target value of the motor current corresponding to the vehicle speed V whenever the angular velocity exceeds the predetermined value.

Im folgenden werden die Funktionsmerkmale des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung beschrieben.The functional features of the third embodiment of the invention are described below.

Fig. 15 zeigt ein schematisches Blockschaltbild, das den Aufbau und die Steuerfunktion der Servolenkvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.Fig. 15 is a schematic block diagram showing the structure and control function of the power steering apparatus according to the third embodiment of the invention.

Das von dem Drehmomentsensor 6 ausgegebene Drehmomentdetektorsignal wird dem Phasenkompensator 71a zugeführt, der die Phase dieses Signals vorschiebt und die Systemfunktion stabilisiert. Nach Abschluß der Phasenkompensation in dem Phasenkompensator 71a wird das phasenkompensierte Drehmomentdetektorsignal als Kompensationsdetektordrehmoment Tc zu dem Subtraktor 74a gesendet. Das Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektorsignal von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 18 wird zu der Indikatorstromfunktionseinheit 73a, die den Indikatorstrom I zur Zufuhr zu dem Motor 8 erzeugt (die Beschreibung dieser Funktion erfolgt später), der Subtraktionssignalfunktionseinheit 73c, die das Ursprungssubtraktionssignal Sr0 er zeugt, das von den Werten des Drehmomentdetektorsignals und des Indikatorstroms zu subtrahieren ist, und zu der Dynamikreibungssignalfunktionseinheit 73d gesendet, die das Signal Sf der dynamischen Reibung erzeugt, das zu dem Ursprungssubtraktionssignal Sr0 hinzuzuaddieren ist. Das von dem Drehdetektor 17 ausgegebene Rotationsdetektorsignal wird zu der Winkelgeschwindigkeitsdetektoreinheit 71b gesendet. Das Rotationsdetektorsignal wird von von der Winkelgeschwindigkeitsdetektoreinheit 71b differenziert und anschließend als die Lenkwinkelgeschwindigkeit &omega; zu der Subtraktionssignalfunktionseinheit 73c und der Dynamikreibungssignalfunktionseinheit 73d gesendet.The torque detection signal output from the torque sensor 6 is supplied to the phase compensator 71a, which advances the phase of this signal and stabilizes the system operation. After completion of the phase compensation in the phase compensator 71a, the phase-compensated torque detection signal is sent to the subtractor 74a as the compensation detection torque Tc. The vehicle speed detection signal from the vehicle speed sensor 18 is sent to the indicator current function unit 73a which generates the indicator current I for supply to the motor 8 (the description of this function will be given later), the subtraction signal function unit 73c which generates the original subtraction signal Sr0 to be subtracted from the values of the torque detection signal and the indicator current, and the dynamic friction signal function unit 73d which generates the dynamic friction signal Sf to be added to the original subtraction signal Sr0. The rotation detection signal output from the rotation detector 17 is sent to the angular velocity detection unit 71b. The rotation detection signal is differentiated by the angular velocity detection unit 71b and then output as the steering angular velocity ω. sent to the subtraction signal function unit 73c and the dynamic friction signal function unit 73d.

Die Subtraktionssignalfunktionseinheit 73c verarbeitet das Verhältnis zwischen der Lenkwinkelgeschwindigkeit &omega; und dem ursprünglichen Subtraktionssignal Sr0 entsprechend dem Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit V funktionell. Das ursprüngliche Subtraktionssignal Sr0 wird auf der Basis der Winkelgeschwindigkeit &omega; und der Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnet und zu dem Addierer 74d gesendet. Die Dynamikreibungssignalfunktionseinheit 73d verarbeitet das Verhältnis zwischen der Winkelgeschwindigkeit &omega; und dem Dynamikreibungssignal Sf funktionell, und zwar entsprechend dem Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit V.The subtraction signal function unit 73c functionally processes the relationship between the steering angular velocity ω and the original subtraction signal Sr0 corresponding to the value of the vehicle speed V. The original subtraction signal Sr0 is calculated on the basis of the angular velocity ω and the vehicle speed V and sent to the adder 74d. The dynamic friction signal function unit 73d functionally processes the relationship between the angular velocity ω and the dynamic friction signal Sf corresponding to the value of the vehicle speed V.

Zur Zufuhr zu dem Addierer 74d wird das Dynamikreibungssignal auf der Basis der Winkelgeschwindigkeit &omega; und der Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnet.For supply to the adder 74d, the dynamic friction signal is calculated based on the angular velocity ω and the vehicle speed V.

Der Addierer 74d addiert das Dynamikreibungssignal Sf zu dem eingegebenen ursprünglichen Subtraktionssignal Sr0 hinzu und im Anschluß daran wird die Summe dem ersten und zweiten Verstärkungskompensator 75a und 75b als Subtraktionssignal Sr zugeführt. Der erste Verstärkungskompensator 75a berechnet den Wert des Subtraktionsdrehmoments T, der von dem Kompensationsermittlungsdrehmoment Tc durch Multiplizieren des Eingangssubtraktionssignals Sr um die vorbestimmten Male subtrahiert wird, und dann wird das daraus resultierende Subtraktionsdrehmoment Tr dem Subtraktor 74a zugeführt.The adder 74d adds the dynamic friction signal Sf to the inputted original subtraction signal Sr0, and thereafter, the sum is supplied to the first and second gain compensators 75a and 75b as a subtraction signal Sr. The first gain compensator 75a calculates the value of the subtraction torque T subtracted from the compensation detection torque Tc by multiplying the input subtraction signal Sr by the predetermined times, and then the resulting subtraction torque Tr is supplied to the subtractor 74a.

Der Subtraktor 74a subtrahiert das Subtraktionsdrehmoment Tr von dem Eingangskompensationsdetektordrehmoment Tc und dann wird das Ergebnis dieser Subtraktion der Indikatorstromfunktionseinheit 73a zugeführt. In der Indikatorstromfunktionseinheit 73a wird das Verhältnis zwischen dem Eingangsdrehmoment T und dem Indikatorstrom I funktionell verarbeitet, und zwar auf der Basis des Wertes der Fahrzeuggeschwindigkeit V, und der Wert des Indikatorstroms I wird auf der Basis des Eingangsdrehmoments T und der Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt und dem Subtraktor 74b zugeführt.The subtractor 74a subtracts the subtraction torque Tr from the input compensation detection torque Tc, and then the result of this subtraction is supplied to the indicator current function unit 73a. In the indicator current function unit 73a, the relationship between the input torque T and the indicator current I is functionally processed based on the value of the vehicle speed V, and the value of the indicator current I is determined based on the input torque T and the vehicle speed V and supplied to the subtractor 74b.

Der zweite Verstärkungskompensator 75b berechnet den Wert des von dem Indikatorstrom I durch Multiplizieren des Eingangssubtraktionssignals Sr mit den vorbestimmten Malen abzuziehenden Subtraktionsstrom Ir. Das Ergebnis dieser Berechnung wird ebenfalls dem Subtraktor 74b zugeführt.The second gain compensator 75b calculates the value of the subtraction current Ir to be subtracted from the indicator current I by multiplying the input subtraction signal Sr by the predetermined times. The result of this calculation is also supplied to the subtractor 74b.

Der Subtraktor 74b subtrahiert den Subtraktionsstrom Ir von dem Eingangsindikatorstrom I und das subtrahierte Ergebnis wird anschließend dem Subtraktor 74c zugeführt. Die Subtraktionseinheit 74c subtrahiert das Rückführungssignal, das von der Stromdetektorschaltung 71e ausgegeben wird, die einen in die Leitung des Motors 8 eingeführten (nicht dargestellten) Stromdetektorwiderstand aufweist, und ermittelt den von dem Motor 8 verbrauchten Strom anhand des Ergebnisses dieser Subtraktion. Das subtrahierte Ergebnis wird dann über die PWM-Treiberschaltung 72a dem Motor 8 zugeführt. Die Stromdetektorschaltung 71e ist so aufgebaut, daß sie Strom, einschließlich Schwungradstrom des Motors 8, ermittelt, wodurch die Stromschleife stabilisiert wird.The subtractor 74b subtracts the subtraction current Ir from the input indicator current I, and the subtracted result is then supplied to the subtractor 74c. The subtraction unit 74c subtracts the feedback signal output from the current detection circuit 71e which includes a current detection resistor (not shown) inserted into the line of the motor 8. and detects the current consumed by the motor 8 from the result of this subtraction. The subtracted result is then supplied to the motor 8 via the PWM driving circuit 72a. The current detecting circuit 71e is constructed to detect current including flywheel current of the motor 8, thereby stabilizing the current loop.

Nunmehr erfolgt die Beschreibung der Funktionsmerkmale. Fig. 16 zeigt ein Flußdiagramm, das die Steuerroutine zur Verringerung der Servolenkkraft entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Winkelgeschwindigkeit des Lenkrades veranschaulicht.The functional features will now be described. Fig. 16 is a flow chart showing the control routine for reducing the power steering force according to the vehicle speed V and the angular velocity of the steering wheel.

Zunächst liest die Steuereinheit 7 in Schritt S1 die Werte des Drehmomentdetektorsignals, der Rotationsgeschwindigkeit des Lenkrads und der Fahrzeuggeschwindigkeit V von dem Drehmomentsensor 6, dem Drehdetektor 17 bzw. dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 18.First, in step S1, the control unit 7 reads the values of the torque detector signal, the rotation speed of the steering wheel and the vehicle speed V from the torque sensor 6, the rotation detector 17 and the vehicle speed sensor 18, respectively.

Dann wandelt der Phasenkompensator 71a in Schritt S2 das Drehmomentdetektorsignal in Kompensationsdetektordrehmoment Tc um, während die Winkelgeschwindigkeitsdetektoreinheit 71b die Winkelgeschwindigkeit &omega; des sich drehenden Lenkrades berechnet.Then, in step S2, the phase compensator 71a converts the torque detection signal into compensation detection torque Tc, while the angular velocity detection unit 71b calculates the angular velocity ω of the rotating steering wheel.

Als nächstes berechnet die Subtraktionssignalfunktionseinheit 73c in Schritt S3 das ursprüngliche subtraktionssignal Sr0 auf der Basis der Eingangsfahrzeuggeschwindigkeit V und der Winkelgeschwindigkeit &omega; und überträgt dann das ursprüngliche Subtraktionssignal Sr0 zu dem Addierer 74d. Gleichzeitig berechnet die Dynamikreibungssignalfunktionseinheit 73d das Dynamikreibungssignal Sf auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Winkelgeschwindigkeit &omega; und führt es dann dem Addierer 74d zu.Next, in step S3, the subtraction signal function unit 73c calculates the original subtraction signal Sr0 based on the input vehicle speed V and the angular velocity ω, and then transmits the original subtraction signal Sr0 to the adder 74d. At the same time, the dynamic friction signal function unit 73d calculates the dynamic friction signal Sf based on the vehicle speed V and the angular velocity ω, and then supplies it to the adder 74d.

Das Verhältnis zwischen dem Ursprungssubtraktionssignal Sr0 und der Winkelgeschwindigkeit &omega; ist identisch mit der Charakteristik zur Zeit des Ersetzens des in Fig. 13 gezeigten Subtraktionssignals durch das ursprüngliche Subtraktionssignal Sr0.The relationship between the original subtraction signal Sr0 and the angular velocity ω is identical to the characteristic at the time of replacing the subtraction signal shown in Fig. 13 with the original subtraction signal Sr0.

Das Verfahren zur Bestimmung des Dynamikreibungssignals Sf ist in Fig. 17 dargestellt. Fig. 17 veranschaulicht graphisch die Charakteristik des Verhältnisses zwischen dem Dynamikreibungssignal Sf der Dynamikreibungssignalfunktionseinheit 73d und der Winkelgeschwindigkeit &omega;. Die Ordinate bezeichnet das Dynamikreibungssignal Sf und die Abszisse die Winkelgeschwindigkeit &omega;. Die positive Seite der Winkelgeschwindigkeit &omega; entlang der Abszisse bezeichnet die Winkelgeschwindigkeit beim Drehen des Lenkrads nach rechts. Die negative Seite der Winkelgeschwindigkeit &omega; entlang der Abszisse bezeichnet die Winkelgeschwindigkeit &omega; beim Drehen des Lenkrads nach links. Die gestrichelte Linie bezeichnet die oben erwähnte Charakteristik, die durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V&sub1;, V&sub2;, V&sub3; (wobei V&sub1; < V&sub2; < V&sub3; ist) variabel ist. Die Dynamikreibungssignalfunktionseinheit 73d ermittelt durch die Winkelgeschwindigkeit &omega;, daß das Lenkrad geringfügig betätigt wird, und dann, wenn die Winkelgeschwindigkeit &omega; den vorbestimmten Wert überschreitet, gibt die Dynamikreibungssignalfunktionseinheit 73d das vorbestimmte konstante Signal Sf der dynamischen Reibung aus. Wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit V&sub1;, V&sub2;, V&sub3; erhöht, gibt das Dynamikreibungssignal Sf größere Werte aus. Da das Signal Sf der dynamischen Reibung in dem gesamten Betriebsbereich von äußerster Feinlenkung bis zum sehr schnellen Lenkvorgang gleichmäßig ausgegeben wird, wird es dem Lenkrad während des Fahrens als dynamische Scheinreibungskraft zugeführt. Insbesondere, da das Signal Sf der dynamischen Reibung bei hoher Fahrgeschwindigkeit besonders wirksam ist, vermittelt es dem Fahrer bei geringfügiger Betätigung des Lenkrads das Gefühl, daß dies "schwer ist", wodurch das Lenken in effektiver Weise stabilisiert wird.The method of determining the dynamic friction signal Sf is shown in Fig. 17. Fig. 17 graphically illustrates the characteristic of the relationship between the dynamic friction signal Sf of the dynamic friction signal function unit 73d and the angular velocity ω. The ordinate indicates the dynamic friction signal Sf and the abscissa indicates the angular velocity ω. The positive side of the angular velocity ω along the abscissa indicates the angular velocity when the steering wheel is turned to the right. The negative side of the angular velocity ω along the abscissa indicates the angular velocity ω when the steering wheel is turned to the left. The dashed line indicates the above-mentioned characteristic which is determined by the vehicle speed V₁, V₂, V₃. (where V₁ < V₂ < V₃) is variable. The dynamic friction signal function unit 73d determines from the angular velocity ω that the steering wheel is operated slightly, and when the angular velocity ω exceeds the predetermined value, the dynamic friction signal function unit 73d outputs the predetermined constant dynamic friction signal Sf. As the vehicle speed V₁, V₂, V₃ increases, the dynamic friction signal Sf outputs larger values. Since the dynamic friction signal Sf is outputted uniformly in the entire operating range from the most fine steering to the very high-speed steering operation, it is supplied to the steering wheel as an apparent dynamic friction force during driving. In particular, since the dynamic friction signal Sf is particularly effective at high driving speed, it gives the driver a feeling of "heavy" when he slightly operates the steering wheel, thus effectively stabilizing the steering.

Als nächstes addiert der Addierer 74d in Schritt S4 das Dynamikreibungssignal Sf zu dem ursprünglichen Subtraktionssignal Sr0 hinzu und führt dann die Summe als Subtraktionssignal Sr den ersten und zweiten Verstärkungskompensatoren 75a und 75b zu.Next, in step S4, the adder 74d adds the dynamic friction signal Sf to the original subtraction signal Sr0 and then supplies the sum as the subtraction signal Sr to the first and second gain compensators 75a and 75b.

Der erste Verstärkungskompensator 75a berechnet das Subtraktionsdrehmoment Tr durch Multiplizieren des Subtraktionssignals Sr mit den vorbestimmten Malen. Andererseits berechnet der zweite Verstärkungskompensator 75b den Subtraktionsstrom Ir durch Multiplizieren des Subtraktionssignals Sr mit den vorbestimmten Malen.The first gain compensator 75a calculates the subtraction torque Tr by multiplying the subtraction signal Sr by the predetermined times. On the other hand, the second gain compensator 75b calculates the subtraction current Ir by multiplying the subtraction signal Sr by the predetermined times.

Zur Berechnung des Eingangsdrehmoments T subtrahiert der Subtraktor 74a als nächstes in Schritt S5 das Subtraktionsdrehmoment Tr von dem Kompensationsdetektordrehmoment Tc.Next, to calculate the input torque T, the subtractor 74a subtracts the subtraction torque Tr from the compensation detection torque Tc in step S5.

Dann erzeugt in Schritt S6 die Indikatorstromfunktionseinheit 73a auf der Basis des Eingangsdrehmoments T und der Fahrzeuggeschwindigkeit V den Indikatorstrom I zur Zufuhr zu dem Motor 8. Der Wert des Indikatorstroms I wird unter Anwendung eines Verfahrens bestimmt, das identisch mit dem in Fig. 14 dargestellten ist.Then, in step S6, the indicator current function unit 73a generates the indicator current I for supply to the motor 8 based on the input torque T and the vehicle speed V. The value of the indicator current I is determined using a method identical to that shown in Fig. 14.

Als nächstes subtrahiert der Subtraktor 74b in Schritt S7 den Subtraktionsstrom Ir von dem Indikatorstrom I. Schließlich wird in Schritt S8 der Motor 8 durch den als Ergebnis der in Schritt S7 durchgeführten Subtraktion erzeugte Indikatorstrom I angetrieben. Verglichen mit dem Fall, in dem das Eingangsdrehmoment T außerhalb der Totzone in der Indikatorstromfunktionseinheit 73a liegt, hat die Subtraktion des Subtraktionsstroms Ir von dem Indikatorstrom I eine größere Wirkung zur Erhöhung des Inkrementalbetrages des Lenkdrehmoments, wenn das Eingangsdrehmoment in der Totzone liegt. Dies liegt daran, daß die Wirkung des Subtrahierens des Indikatorstroms I recht wesentlich ist, da in der Totzone keine Servolenkkraft geliefert wird und das Verhältnis des Ausgangsdrehmoments, das tatsächlich der Servolenkvorrichtung zugeführt wird, gegenüber dem Eingangsdrehmoment, das durch die Betätigung des Lenkrads erzeugt wird, geringer als das sich außerhalb der Totzone ergebende ist. Dennoch wird, wenn nur der Indikatorstrom I subtrahiert wird, der Effekt der Subtraktion in der Totzone größer als der sich außerhalb der Totzone ergebende, wodurch bei dem Fahrer das Gefühl der Diskontinuität hervorgerufen wird, während er das Lenkrad bedient. Um dies zu unterbinden, fördert das dritte Ausführungsbeispiel den Effekt der Subtraktion außerhalb der Totzone durch Subtrahieren des Subtraktionsdrehmoments Tr von dem Kompensationsdetektordrehmoment Tc auf der stromauf gelegenen Seite der Indikatorstromfunktionseinheit 73a.Next, in step S7, the subtractor 74b subtracts the subtraction current Ir from the indicator current I. Finally, in step S8, the motor 8 is driven by the indicator current I generated as a result of the subtraction performed in step S7. Compared with the case where the input torque T is outside the dead zone in the indicator current function unit 73a, the subtraction of the subtraction current Ir from the indicator current I has a larger effect of increasing the incremental amount of the steering torque when the input torque is in the dead zone. This is because the effect of subtracting the indicator current I is quite significant because no power steering force is supplied in the dead zone and the ratio of the output torque actually supplied to the power steering device to the input torque generated by the operation of the steering wheel is smaller than that resulting outside the dead zone. However, if only the indicator current I is subtracted, the effect of the subtraction in the dead zone becomes greater than that resulting outside the dead zone, causing the driver to feel discontinuity. while operating the steering wheel. To prevent this, the third embodiment promotes the effect of subtraction outside the dead zone by subtracting the subtraction torque Tr from the compensation detection torque Tc on the upstream side of the indicator current functional unit 73a.

Dies ist darauf zurückzuführen, daß, wenn das Kompensationsdetektordrehmoment Tc vor Erzeugung des Indikatorstroms I verringert wird, auf den Indikatorstrom I keine Wirkung der Subtraktion ausgeübt wird, da dann, wenn das Eingangsdrehmoment T sich in der Totzone befindet, überhaupt kein Indikatorstrom I vorhanden ist, doch die Wirkung der Subtraktion wird nur dann erzeugt, wenn daß Eingangsdrehmoment T außerhalb der Totzone ist.This is because if the compensation detector torque Tc is reduced before the indicator current I is generated, no effect of subtraction is exerted on the indicator current I because when the input torque T is in the dead zone, there is no indicator current I at all, but the effect of subtraction is produced only when the input torque T is outside the dead zone.

Wie vorstehend erwähnt, wirkt der Subtraktionsstrom Ir nur effektiv gegen die Zunahme des Lenkdrehmoments, wenn das Eingangsdrehmoment T in der Totzone ist. Im Gegensatz dazu kann, da das Subtraktionsdrehmoment Tc nur dann effektiv wirkt, wenn das Eingangsdrehmoment außerhalb der Totzone liegt, die Servolenkvorrichtung das Gefühl der Diskontinuität während der Durchführung der Subtraktionssteuerung des Ausgangsdrehmoments während des Steuerns des Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit durch korrektes Einstellen der Verstärkungsfaktoren der ersten und zweiten Verstärkungskompensatoren 75a und 75b effektiv unterdrücken.As mentioned above, the subtraction current Ir only effectively acts against the increase in the steering torque when the input torque T is in the dead zone. In contrast, since the subtraction torque Tc only effectively acts when the input torque is outside the dead zone, the power steering device can effectively suppress the feeling of discontinuity during the execution of the subtraction control of the output torque during the steering of the vehicle at high speed by correctly setting the gains of the first and second gain compensators 75a and 75b.

Um das Gefühl dynamischer Reibung zu vermitteln, läßt das dritte Ausführungsbeispiel zu, daß die Werte des Subtraktionsdrehmoments T und des Subtraktionsstroms Ir entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit V zunehmen, wenn die Winkelgeschwindigkeit &omega; den vorbestimmten Wert überschreitet. Das dritte Ausführungsbeispiel gestattet jedoch auch, daß entweder das Subtraktionsdrehmoment Tr oder der Subtraktionsstrom I ebenfalls zunimmt.In order to provide the feeling of dynamic friction, the third embodiment allows the values of the subtraction torque T and the subtraction current Ir to increase in accordance with the vehicle speed V when the angular velocity ω exceeds the predetermined value. However, the third embodiment also allows either the subtraction torque Tr or the subtraction current I to also increase.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, nehmen gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die Werte, die jeweils von dem dem Lenkrad zuzuführenden Drehmomentdetektorwert und dem Zeilwert des Servolenkmotorstroms zu subtrahieren sind, entsprechend der Lenkwinkelgeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit zu, wenn die Winkelgeschwindigkeit den vorbestimmten Wert übersteigt, so daß dem Lenkrad ständig eine dynamische Scheinreibungskraft zugeführt werden kann. Folglich bietet die Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein äußerst stabiles Lenkverhalten, wenn der Fahrer das Lenkrad bei hoher Fahrgeschwindigkeit geringfügig betätigt. Aufgrund der durch die Erfindung realisierten äußerst stabilen Lenkcharakteristik wird der Einstellungsbereich für das Lenkgefühl erweitert, so daß der Fahrer das Gefühl eines natürlichen und stabilen Lenkens hat.As is apparent from the above description, according to the third embodiment, the values to be subtracted from the torque detection value to be supplied to the steering wheel and the power steering motor current value increase in accordance with the steering angular velocity and the vehicle speed when the angular velocity exceeds the predetermined value, so that a dynamic apparent friction force can be constantly supplied to the steering wheel. Consequently, the power steering device according to the present invention provides a highly stable steering performance when the driver slightly operates the steering wheel at a high driving speed. Due to the highly stable steering characteristic realized by the invention, the adjustment range for the steering feeling is expanded, so that the driver has a feeling of natural and stable steering.

Da diese Erfindung in verschiedenen Formen ausführbar ist, ohne von ihren wesentlichen Charakteristiken abzuweichen, ist das vorliegende Ausführungsbeispiel veranschaulichend und nicht einschränkend, da der Umfang der Erfindung durch die angehängten Ansprüche und nicht durch die ihnen vorangehende Beschreibung definiert ist.Since this invention is capable of being embodied in various forms without departing from its essential characteristics, the present embodiment is illustrative and not restrictive, since the scope of the invention is defined by the appended claims rather than by the description preceding them.

Claims (11)

1. Motorgetriebene Servolenkvorrichtung für ein Fahrzeug, mit1. Motor-driven power steering device for a vehicle, with einem Lenkmechanismus (1,3), der die Drehung eines Lenkrades in Bewegungen nach links oder rechts zum Lenken eines Wagens umsetzt;a steering mechanism (1,3) which converts the rotation of a steering wheel into movements to the left or right for steering a car; einer Lenkwinkelgeschwindigkeitserkennungseinrichtung (71b) zum Erkennen der Lenkwinkelgeschwindigkeit (&omega;) des Lenkmechanismus (1, 3);a steering angular velocity detection device (71b) for detecting the steering angular velocity (ω) of the steering mechanism (1, 3); einer Drehmomenterkennungseinrichtung (6) zum Erkennen des auf das Lenkrad einwirkenden Lenkdrehmoments (T);a torque detection device (6) for detecting the steering torque (T) acting on the steering wheel; einem Motor (8) zur Unterstützung des Lenkvorgangs;a motor (8) to assist the steering process; einer Fahrzeuggeschwindigkeitserkennungseinrichtung (18) zum Erkennen der Fahrzeuggeschwindigkeit (V);a vehicle speed detection device (18) for detecting the vehicle speed (V); einer Einstelleinrichtung (73a) für einen ersten Stromwert zum Einstellen eines ersten Stromwertes (I) entsprechend dem von der Drehmomenterkennungseinrichtung (6) erkannten Lenkdrehmoment (T) und der von der Fahrzeuggeschwindigkeitserkennungseinrichtung (18) erkannten Fahrzeuggeschwindigkeit (V);a first current value setting device (73a) for setting a first current value (I) according to the steering torque (T) detected by the torque detection device (6) and the vehicle speed (V) detected by the vehicle speed detection device (18); gekennzeichnet durchmarked by eine Einstelleinrichtung (73c) für einen zweiten Stromwert zum Einstellen eines zweiten Stromwertes (Ir) entsprechend der von der Fahrzeuggeschwindigkeitserkennungseinrichtung (18) erkannten Fahrzeuggeschwindigkeit (V) und der von der Lenkwinkelgeschwindigkeitserkennungseinrichtung (71b) erkannten Lenkwinkelgeschwindigkeit (&omega;);a second current value setting device (73c) for setting a second current value (Ir) according to the vehicle speed (V) detected by the vehicle speed detection device (18) and the steering angular speed (ω) detected by the steering angular speed detection device (71b); eine erste Subtraktionseinrichtung (74b) zum Subtrahieren des zweiten Stromwertes (Ir) von dem ersten Stromwert (I); unda first subtraction device (74b) for subtracting the second current value (Ir) from the first current value (I); and eine Antriebseinrichtung (72a) zum Antreiben des Motors (8) entsprechend dem Ergebnis der von der ersten Subtraktionseinrichtung (74b) durchgeführten Subtraktion.a drive device (72a) for driving the motor (8) according to the result of the subtraction performed by the first subtraction device (74b). 2. Motorgetriebene Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Lenkwinkelgeschwindigkeitserkennungseinrichtung (71b) eine an der Rotationswelle des Motors (8) befestigte Drehzahlerkennungseinrichtung (17) aufweist.2. Motor-driven power steering apparatus according to claim 1, wherein the steering angular velocity detection device (71b) comprises a rotational speed detection device (17) fixed to the rotational shaft of the motor (8). 3. Motorgetriebene Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Einstelleinrichtung (73a) für den ersten Stromwert den ersten Stromwert (Ia) entsprechend dem erkannten Drehmoment (T) ungeachtet der erkannten Fahrzeuggeschwindigkeit (V) einstellt, wenn der erkannte Lenkdrehmomentwert (T) unter einem vorbestimmten Wert (-D;D) liegt.3. Motor-driven power steering apparatus according to claim 1 or 2, wherein the first current value setting means (73a) sets the first current value (Ia) in accordance with the detected torque (T) regardless of the detected vehicle speed (V) when the detected steering torque value (T) is below a predetermined value (-D;D). 4. Motorgetriebene Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Einstelleinrichtung (73a) für den ersten Stromwert den ersten Stromwert (I) einstellt, der bei Zunahme des erkannten Lenkdrehmomentes (T) zunimmt, wenn der erkannte Lenkdrehmomentwert (T) einen vorbestimmten Wert (-D;D) übersteigt.4. Motor-driven power steering apparatus according to one of claims 1 to 3, wherein the first current value setting device (73a) sets the first current value (I) which increases as the detected steering torque (T) increases when the detected steering torque value (T) exceeds a predetermined value (-D;D). 5. Motorgetriebene Servolenkvorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Einstelleinrichtung (73a) für den ersten Stromwert die Zunahmerate des ersten Stromwertes (I) gegenüber dem Lenkdrehmoment (T) bei Zunahme der erkannten Fahrzeuggeschwindigkeit (V) reduziert, wenn der erkannte Lenkdrehmomentwert (T) einen vorbestimmten Wert (-Ts;Ts) übersteigt.5. Motor-driven power steering apparatus according to claim 4, wherein the first current value setting means (73a) reduces the rate of increase of the first current value (I) against the steering torque (T) as the detected vehicle speed (V) increases when the detected steering torque value (T) exceeds a predetermined value (-Ts;Ts). 6. Motorgetriebene Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Einstelleinrichtung (73c) für den zweiten Stromwert den zweiten Stromwert (Ir) einstellt, der bei Zunahme der erkannten Lenkwinkelgeschwindigkeit (&omega;) zunimmt.6. Motor-driven power steering apparatus according to one of claims 1 to 5, wherein the second current value setting means (73c) sets the second current value (Ir), which increases as the detected steering angle velocity (ω) increases. 7. Motorgetriebene Servolenkvorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Einstelleinrichtung (73c) für den zweiten Stromwert die Zunahmerate des zweiten Stromwertes (Ir) bei Zunahme der erkannten Fahrzeuggeschwindigkeit (V) gegenüber der Lenkwinkelgeschwindigkeit (&omega;) anhebt.7. Motor-driven power steering apparatus according to claim 6, wherein the second current value setting means (73c) increases the rate of increase of the second current value (Ir) as the detected vehicle speed (V) increases relative to the steering angular velocity (ω). 8. Motorgetriebene Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch8. Motor-driven power steering device according to claim 1, characterized by eine Drehmomentwerteinstelleinrichtung (75a) zum Einstellen eines Drehmomentwertes (Tr) entsprechend der erkannten Fahrzeuggeschwindigkeit (V) und der Lenkwinkelgeschwindigkeit (&omega;); unda torque value setting device (75a) for setting a torque value (Tr) according to the detected vehicle speed (V) and the steering angle speed (ω); and eine zweite Subtraktionseinrichtung (74a) zum Subtrahieren des von der Drehmomentwerteinstelleinrichtung (75a) eingestellten Drehmomentwertes (Tr) von dem erkannten Wert des Lenkdrehmomentes (Tc), wobei die Einstelleinrichtung (73a) für den ersten Stromwert den ersten Stromwert (I) entsprechend dem sich aus der von der zweiten Subtraktionseinrichtung (74a) durchgeführten Subtraktion ergebenden Drehmoment (T) und der von der Fahrzeuggeschwindigkeitserkennungseinrichtung (18) erkannten Fahrzeuggeschwindigkeit (V) einstellt.a second subtraction device (74a) for subtracting the torque value (Tr) set by the torque value setting device (75a) from the detected value of the steering torque (Tc), wherein the first current value setting device (73a) sets the first current value (I) in accordance with the torque (T) resulting from the subtraction carried out by the second subtraction device (74a) and the vehicle speed (V) detected by the vehicle speed detection device (18). 9. Motorgetriebene Servolenkvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine erste Additionseinrichtung (74d) zum Addieren eines der erkannten Fahrzeuggeschwindigkeit (V) entsprechenden ersten vorbestimmten Wertes (Sf) zu dem von der Einstelleinrichtung (73c) für den zweiten Stromwert eingestellten zweiten Stromwert (Sro), wobei die erste Subtraktionseinrichtung (74b) das Ergebnis der von der ersten Additionseinrichtung (74d) durchgeführten Addition von dem eingestellten ersten Stromwert (I) subtrahiert.9. Motor-driven power steering device according to claim 8, characterized by a first addition device (74d) for adding a first predetermined value (Sf) corresponding to the detected vehicle speed (V) to the second current value (Sro) set by the second current value setting device (73c), wherein the first subtraction device (74b) subtracts the result of the addition carried out by the first addition device (74d) from the set first current value (I). 10. Motorgetriebene Servolenkvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine erste Additionseinrichtung (74d) zum Addieren eines der erkannten Fahrzeuggeschwindigkeit (V) entsprechenden vorbestimmten Wertes (Sf) zu dem von der Einstelleinrichtung (73c) für den zweiten Stromwert eingestellten zweiten Stromwert (Sro), wobei die zweite Subtraktionseinrichtung (74a) das Ergebnis der von der ersten Additionseinrichtung (74d) durchgeführten Addition von dem erkannten Lenkdrehmoment (Tc) subtrahiert.10. Motor-driven power steering apparatus according to claim 8, characterized by a first addition means (74d) for adding a predetermined value (Sf) corresponding to the detected vehicle speed (V) to the second current value (Sro) set by the second current value setting means (73c), the second subtraction means (74a) subtracting the result of the addition performed by the first addition means (74d) from the detected steering torque (Tc). 11. Motorgetriebene Servolenkvorrichtung nach Anspruch 9, bei der die zweite Subtraktionseinrichtung (74a) das Ergebnis der von der ersten Additionseinrichtung (74d) durchgeführten Addition von dem erkannten Lenkdrehmoment (Tc) subtrahiert.11. Motor-driven power steering apparatus according to claim 9, wherein the second subtraction means (74a) subtracts the result of the addition performed by the first addition means (74d) from the detected steering torque (Tc).